Bevis fra en gammel del av jordskorpen antyder at Jorden en gang var en vannverden, for rundt tre milliarder år siden. Hvis det er sant, vil det bety at forskere må vurdere en viss tenkning rundt eksoplaneter og levedyktighet. De må også revurdere forståelsen av hvordan livet begynte på planeten vår.
En ny artikkel presenterer disse resultatene i tidsskriftet Nature Geoscience. Tittelen på papiret er “Begrenset archaean kontinental fremkomst reflektert i en tidlig archaean18O-beriket hav. ” Medforfatterne er Boswell Wing ved University of Colorado, Boulder, og hans tidligere post-doc-student, Benjamin Johnson ved Iowa State University.
Arbeidet er fokusert på et område i den australske Outback kalt Panorama-distriktet. I den regionen i det nordvestlige Australia er det en plate av havbunnen på 3,2 milliarder år gammel, som har blitt snudd på sin side. Skorpen har kjemiske ledetråder om den gamle jordens sjøvann.
"Det er ingen prøver av virkelig gammelt havvann som ligger rundt, men vi har steiner som samhandlet med det sjøvannet og husket det samspillet," sa Johnson i en pressemelding.
"Opprinnelsen og utviklingen av jordas biosfære ble formet av den fysiske og kjemiske historien til havene."
Fra papiret “Begrenset archaean kontinental fremvekst reflektert i en tidlig archaean18O-beriket hav.
Forfatterne ønsket å starte opp debatten om hvordan den gamle jorden så ut, og å bryte ny grunn i diskusjonen.
I innledningen til papiret sier de to forfatterne at "Opprinnelsen og utviklingen av jordas biosfære ble formet av den fysiske og kjemiske historien til havene. Marine kjemiske sedimenter og endret havskorpe bevarer en geokjemisk oversikt over disse historiene. Marine kjemiske sedimenter, for eksempel, viser en økning i deres18O /16O-forhold gjennom tid. ”
Marine sedimenter har blitt godt studert over tid, men forfatterne av denne studien så på den gamle skorpen i stedet. De gamle havene hadde forskjellige typer oksygen som deretter ble avsatt i jordskorpen. Forskerne samlet over 100 prøver av den gamle bergarten og analyserte den for to oksygenisotoper: oksygen-16 og oksygen 18. De ønsket å finne den relative mengden av hver isotop i den gamle skorpen, for å sammenligne den med mengdene i sedimentet.
Resultatene deres viste mer oksygen-18 i jordskorpen da den ble dannet for 3,2 milliarder år siden, noe som betyr at havet på den tiden hadde mer oksygen-18. Forskerparet sier det betyr at da den skorpen dannet seg, var det ingen kontinenter. Dette skyldes at når kontinenter dannes, inneholder de leire, og disse leirene ville ha absorbert den tyngre oksygen-18. Så hvis det hadde vært kontinenter for 3,2 milliarder år siden, ville deres skorpeprøver hatt mindre oksygen-18.
Den overordnede konklusjonen av arbeidet deres er at jordens hav gikk gjennom to distinkte tilstander: en før kontinenter ble dannet, og en etter at kontinenter ble dannet.
Marine kjemiske sedimenter er blitt studert grundig for å prøve å dele sammen kontinentdannelse på den gamle jorden. Som studien sier, inkluderer de gamle sedimentene “karbonater, fosfater, mikrokrystallinsk silika og jernoksider. Ettersom disse mineralene dannes direkte fra vandige arter, kan de gjenspeile?18O av vannet som de sameksisterer med. ” Sedimentene er som en arkivoppføring av Jorden den gangen, og de eldre sedimentene viser oksygen-18 verdier som øker jevnlig gjennom tid, helt frem til i dag. Men dette arbeidet står i kontrast til det, og forfatterne antyder at sjøvann oksygen-18 reduserte seg gjennom tiden.
Forskerparet konstruerte en modell for den eldgamle jorden, som viste at “initieringen av kontinental forvitring i slutten av Archaean, for mellom 3 og 2,5 milliarder år siden, ville ha trukket ned en18O-beriket tidlig arkeiske hav til?18O-verdier som ligner på moderne sjøvann. ” Så først etter at kontinenter ble dannet, kunne oksygen-18-verdiene begynne å se ut som moderne verdier.
Selv om denne studien peker på muligheten for gammel jord som vannverden, betyr det ikke at planeten var uten landformer. Ørstørrelse av landområder, eller til og med mikro-kontinent, kan ha eksistert på den tiden, vulkansk i naturen og veldig steinete. Men de typer enorme landformer som dekker Jorden i dag, rik på jord og med høye fjellkjeder, har kanskje ikke eksistert. Hvis de hadde hatt det, ville oksygen-18-innholdet lignet nærmere på dagens.
"Det er ingenting i det vi har gjort som sier at du ikke kan ha små, mikro-kontinent som stikker ut av havene," sa Wing i en pressemelding. "Vi tror bare ikke at det skjedde verdensomspennende dannelse av kontinental jordsmonn som vi har i dag."
Forfatterne antyder ikke at arbeidet deres er det endelige beviset i den pågående diskusjonen rundt tidlig jord. De bemerker at det er andre mulige årsaker til resultatene.
Hvis de gamle kontinentene dannet seg mye saktere enn moderne kontinenter, kan det forklare avviket i oksygen-18. Det er også mulig at leire som absorberer oksygen-18 dannet i selve havet, i stedet for på kontinentene.
Det peker på et varig mysterium innen jordvitenskap: når skjedde kontinentene nøyaktig?
Ifølge noen bevis er det sannsynlig at kontinentene bare kan dannes når jordens kjerne kaster varme og avkjølt. I alle fall tok moderne kontinent ikke form før etter jura. Før det dekket det eneste superkontinentet Gondwana omtrent en femtedel av jordoverflaten. Wing ønsker å undersøke yngre områder av jordskorpen for å prøve å bestemme tydeligere når de moderne kontinentene dannet seg.
Denne studien berører også tidlig liv på Jorden, og hvordan og når den dannet seg. Jordens tidlige hav, omtrent som moderne hav, fungerte som en buffer, som "formidlet klimatiske tilbakemeldinger mellom biosfæren, atmosfæren og geosfæren gjennom dyp tid, og bidro til å sikre langsiktig planetarisk brukbarhet."
Vitenskapen har malt et bilde av hvordan den tidlige jorden kan ha sett ut, og hvordan naturen til havene var. Men det er langt fra komplett. Bevisene er alt begravd, i stein og i tid. Og når vi prøver å forstå klimaendringer her på jorden, og når vi får en bedre og bedre titt på eksoplaneter, får alle disse spørsmålene om den gamle jorden, havene og biosfæren ny betydning.
Som forfatterne sier i sin artikkel, "En tidlig jord uten fremvoksende kontinent kan ha lignet på en" vannverden ", noe som ga en viktig miljømessig begrensning for opprinnelsen og utviklingen av livet på jorden, så vel som dens mulige eksistens andre steder.“
"Historien om livet på jorden sporer tilgjengelige nisjer," sa Wing. "Hvis du har en vannverden, en verden dekket av hav, vil ikke tørre nisjer være tilgjengelige."
Mer:
- Forskningsdokument: Begrenset arkaansk kontinental fremvekst reflektert i et tidlig arkaisk 18O-beriket hav
- Pressemelding: Tidlig jord kan ha vært en "vannverden"
- Wikipedia: Ocean Planet
