En klatt med magma som er gravd ned i en boble som er mindre enn bredden på et menneskehår og funnet i Sør-Afrika, kan slå klokken tilbake på jordas første sakte dans av steinheller som utgjør det ytre skallet.
Kjemikaliene inne i den lille klusen antyder såkalt platetektonikk revved opp i løpet av de første milliard årene av jordens eksistens.
Siden 1950-tallet har forskere kjent at jordskorpen er laget av gigantiske plater kalt tektoniske plater som flyter over jordens smeltede mantel. Disse kolossale platene møtes i subduksjonssoner, der den lettere platen glir under den tyngre i dybden av mantelen. Den synkende skorpen, tilført mineraler samlet fra jordens overflate, smelter til magma under ekstreme trykk og temperaturer i jordas indre.
Når akkurat denne planetariske gjenvinningen begynte, har blitt diskutert hett. Anslagene varierer fra 1 til 4 milliarder år siden. Nå har et internasjonalt team av forskere oppdaget at subduksjonen av jordskorpen sannsynligvis begynte for mer enn 3,5 milliarder år siden. Resultatene deres ble publisert 15. juli i tidsskriftet Nature.
"Platetektonikk kan være hovedprosessen på jorden som gjør den forskjellig fra andre planeter i solsystemet vårt, og det kan være ganske viktig for studiet av livet på jorden," sa Alexander Sobolev, hovedforfatter av papiret og en geokjemist ved Université Grenoble Alpes i Frankrike.
Den mikroskopiske perlen av avkjølt magma ved roten av oppdagelsen deres lå i dvale i mer enn 3,3 milliarder år, beskyttet av dens olivinkrystallgrav og uendret av omgivelsene. Det var en tidskapsel fra en av de tidligste eonene i jordas historie.
Olivinkrystallen, ikke større enn et sandkorn, ble funnet i en komatiitt bergart, oppkalt etter Komati-elven i Sør-Afrika hvor slike bergarter ble oppdaget. De dannet seg når ekstraordinært varme plommer av magma steg fra mantelen til jordoverflaten (når magma når jordens overflate, kalles det lava) i løpet av den arkaiske perioden (2,5 milliarder til 4 milliarder år siden). Disse sjeldne bergartene er usedvanlig dyrebare for geologer fordi de gir et innblikk i de tidlige forholdene på jordens mantel.
For å studere den lille magmainneslutningen, omsmeltet Sobolev og teamet de ovale krystaller ved å varme dem opp til mer enn 2700 grader Fahrenheit (1500 grader celsius) og raskt avkjølte dem i isvann for å danne en glassaktig prøve. De brukte da avanserte instrumenter for å måle den kjemiske sammensetningen av den glassaktig magmaen og bestemme dens opprinnelse.
Forskerne oppdaget at magmaen inneholdt en rekke signaturer av underdreven oseanisk skorpe, inkludert høye konsentrasjoner av vann og klor, og lave nivåer av deuterium (en tung versjon av hydrogen). De konkluderte med at magmaen oppsto i de smeltede restene av en gammel havbunn.
"Hvis det er tilfelle, betyr det mye," sa Sobolev. "Det betyr at sjøvannforandret skorpe fra overflaten gikk ned i mantelen for nesten 3,3 milliarder år siden. Fordi alle disse prosessene er tregt, kan du forvente at fra det tidspunktet denne kilden gikk ned til punktet der den nådde overflaten igjen, det tok minst 100 til 200 millioner år. Det betyr at denne prosessen startet i løpet av de første milliarder årene av jordas historie. "
