Bergarter fra den østlige bredden av Hudsonbukta i Canada inneholder elementer av noe av jordens tidligste skorpe, viser nye forskningsresultater.
Selve steinene er granitter som er 2,7 milliarder år gamle, men de har fremdeles de kjemiske signalene fra forløperbergartene som ble smeltet og resirkulert for å danne bergartene som eksisterer i dag. Den nye studien, publisert online i dag (17. mars) i tidsskriftet Science, finner ut at disse forløperne dannet for rundt 4,3 milliarder år siden.
Jorden er 4,6 milliarder år gammel, og den astronomiske virkningen som dannet månen fant sted for omtrent 4,5 milliarder år siden. Det gjør forløperen til de kanadiske granittene blant de tidligste skorpene etter den månedannende påvirkningen, sa studieleder Jonathan O'Neil, en geovitenskapsmann ved University of Ottawa i Canada.
Hadean historie
Den nye forskningen er et forsøk på å kikke tilbake i Hadean eon, en mystisk og ganske smeltet fase av jordens historie. Hadean begynner med jordas dannelse og slutter for omtrent 4 milliarder år siden, og det er veldig få geologiske rester av denne epoken som gjenstår. De fleste bergarter fra Hadean ble for lengst resirkulert tilbake i planetens mantel.
"Bergarter som er 3,6 til 3,8 milliarder år gamle eller eldre, kan vi telle dem på fingrene på hånden vår," sa O'Neil til Live Science. "Vi har en veldig begrenset mengde steinprøve for å forstå de første milliarder årene av jordens historie."
Granittene som er funnet nord for Canadas Hudson Bay, dateres ikke til Hadean, men de støtter seg mot Nuvvuagittuq greenstone belte, en formasjon som antas å inneholde de eldste kjente bergartene på jorden, mellom 3,8 og 2,48 milliarder år gamle. (Det eneste eldre geologiske materialet er små mineralkorn kalt zirkoner fra Australias Jack Hills, men de opprinnelige bergartene som holdt disse kornene har for lengst forvitret bort.)
Noen forskere tror at både Jack Hills-sirkoner og Nuvvuaguittuq greenstone beltet inneholder spor av det tidligste livet på planeten, selv om disse funnene er kontroversielle.
Et geologisk slektstre
O'Neil og hans medforfatter, Richard Carlson fra Carnegie Institution for Science, var interessert i de 2,7 milliarder år gamle granittene fordi de visste at bergarter av den typen måtte dannes av en "foreldre" -rock som hadde blitt gravlagt og delvis smeltet før reformeringen. Spørsmålet var, hvor gammel var den foreldrene rock?
For å finne ut av dette, forskerne henvendte seg til samarium-neodymium datering, en metode som bruker forholdstall mellom forskjellige varianter av de to sjeldne jordelementene for å bestemme alder. Én molekylær variasjon, eller isotop, av samarium, samarium-146, eksisterer ikke lenger på jorden: Det hele gjennomgikk radioaktivt forfall i løpet av de første 500 millioner årene av planetens historie, sa O'Neil.
Samarium-146 forfaller til neodym-142, så enhver bergart som dannet seg etter de første 500 millioner årene av jordas historie, har samme forhold mellom neodym-142 og andre neodym-isotoper. Enhver bergart som viser variasjon i dette neodymforholdet, må ha dannet seg i løpet av de første 500 millioner årene av jordhistorien, sa forskerne.
Det var akkurat den typen variasjoner som forskere fant i Hudson Bay-bergartene - et underskudd i forholdet neodymium-142 til neodymium-144 sammenlignet med moderne bergarter.
"Det betyr at foreldrerocken deres måtte være veldig gammel," sa O'Neil. Forskerne fant også ut at foreldrebergarten sannsynligvis var basaltisk havskorpe i stedet for tørt land.
Forskerne anslår at foreldrebergarten var 1,5 milliarder år eldre enn de moderne granittene som overlever i dag. Det er interessant ikke bare fordi foreldrerocken var noe av den tidligste jordskorpen på jorden, sa O'Neil, men fordi foreldrerocken holdt seg så lenge før den ble resirkulert. Dagens oseaniske skorpe vedvarer på overflaten i bare rundt 200 millioner år før den ble skjøvet tilbake i mantelen og delvis smeltet, sa O'Neil. Foreldresten til Hudson Bay-granittene holdt seg på overflaten i mer enn en milliard år før den ble resirkulert, fem ganger så lenge dagens oseanskorpe overlever.
