Водный мир. 

Земля 3,2 миллиарда лет назад была «водным миром» с затопленными континентами. Такие данные были получены при анализе изотопов кислорода в древней океанской коре, которая в настоящее время находится на суше в Австралии.

Это может серьезно поменять представление о том, как произошла жизнь на планете.

«Ранняя Земля без зарождающихся континентов, возможно, напоминала „водный мир“, который создал важное экологическое препятствие для происхождения и развития жизни на Земле, а также ее возможного существования в других местах», — размышляют геологи Бенджамин Джонсон и Босвелл Винг в статье, опубликованной в журнале Nature Geoscience.

Джонсон — доцент кафедры геологических и атмосферных наук в Университете штата Айова, а с некоторых пор ещё и научный сотрудник в университете Колорадо в Боулдере. Винг — доцент кафедры геологических наук в Колорадо. Исследование было поддержано грантами Национального научного фонда, а гранты Льюиса и Кларка из Американского философского общества обеспечили работы в Австралии.

Джонсон вспоминает, что его работа над проектом началась, когда он разговаривая с Вингом на конференциях, узнал о хорошо сохранившейся океанской коре, возраст которой составлял 3,2 миллиарда лет времён архейского эона (проходивший в течение периода от 4 до 2,5 миллиардов лет назад) в отдаленной части штата Западной Австралии. Предыдущие исследования обеспечили большую библиотеку геохимических данных.

Джонсон присоединился к исследовательской группе Винга и отправился самостоятельно наблюдать за океанской корой. Поездка 2018 года включала в себя полет в Перт и 17-часовой переезд на север в прибрежный район недалеко от Порт-Хедленда.Взяв свои собственные образцы породы и покопавшись в библиотеке существующих данных, Джонсон создал сетку поперечного сечения значений изотопа кислорода и температуры породы.

Взяв свои собственные образцы породы и покопавшись в библиотеке существующих данных, Джонсон создал сетку поперечного сечения значений изотопа кислорода и температуры породы.

Изотопы — это атомы одного и того же химического элемента с одинаковым количеством протонов в ядре, но с разным количеством нейтронов. В этом случае различия в изотопах кислорода, сохранившихся в древней породе, дают представление о взаимодействии породы и воды, происходивших миллиарды лет назад.

Получив двумерные сетки, основанные на данных о породах, Джонсон создал обратную модель для оценки изотопов кислорода в древних океанах.

Результат: древняя морская вода была больше обогащеyной примерно на 4 части на тысячу тяжелым изотопом кислорода (кислорода с восемью протонами и 10 нейтронами, записанного как 18O) по сравнению с безледным современным океаном.

Как объяснить это уменьшение тяжелых изотопов с течением времени? Джонсон и Винг предлагают два возможных сценария развития событий:

1. Круговорот воды в древней океанской коре отличался от современной морской воды гораздо более высокими температурными взаимодействиями, которые могли бы обогатить океан тяжелыми изотопами кислорода.

2. Циркуляция воды по континентальной породе могла бы снизить процент тяжелых изотопов в океанской воде.

«Наша предпочтительная гипотеза — и в некотором смысле самая простая — заключается в том, что эрозия континентальной порода с суши началась 3,2 миллиарда лет назад и дало начало сокращению количества тяжелых изотопов в океане», — говорит Джонсон.

Идея о том, что вода, циркулирующая через океаническую кору, отличается от того, как это происходит сегодня, вызывая разницу в составе изотопов, «не поддерживается горными породами», — сказал Джонсон.

«Изученная нами часть океанической коры, возраст которой составляет 3,2 миллиарда лет, выглядит точно так же, как и намного более молодая океаническая кора».

Джонсон подметил, что исследование демонстрирует, что геологи могут создавать модели и находить новые количественные способы решения проблемы — даже когда эта проблема связана с морской водой, которая была 3,2 миллиарда лет назад, даже если они никогда не смогут её увидеть и попробовать. И, по словам Джонсона, эти модели информируют нас об окружающей среде, в которой возникла и развивалась жизнь:

«Без континентов и суши над уровнем моря единственное место, где могли бы развиваться самые первые экосистемы, было бы в океане».

Источник: www.geologika-web.ru