Унайстаріших кристалах у світі, зібраних на пагорбах Джек-Хіллз у Західній Австралії, лежать залишки ще давніших порід – деякі з них були перероблені магмою на вцілілі кристали. За допомогою машинного навчання геологи виявили, що третина цих первісних порід були осадовими. Це означає, що понад чотири мільярди років тому, в часи, з яких не збереглося жодних мінералів, Земля мала велику кору, що піддавалася впливу стихій вище рівня моря. Перші кілька сотень мільйонів років Землі були для нас не такими дивними, як ми могли б подумати.
Атоми Землі здебільшого ті самі, що були тут понад чотири мільярди років тому, але нічого твердого з того часу не збереглося; все було перероблено, як правило, багато разів. Це одна з причин, чому ми вирушили на Місяць і вивчаємо астероїди, щоб знайти пряму лінію майже до народження Сонячної системи.
Відсутність гірських порід, що свідчать про перші десять відсотків існування Землі, розчаровує геологів. Проте в найстаріших речах на Землі, якщо не брати до уваги прибуття з космосу, дослідники знайшли несподіваний ключ до тієї втраченої епохи, який показує, як швидко планета еволюціонувала до чогось знайомого нам. Це сталося лише через місяць після того, як ті ж самі крихітні кристали були використані в інший спосіб, щоб довести щось подібне, але не настільки вражаюче.
Циркони Джек-Хіллз є найдавнішими вцілілими реліквіями Землі. Вони утворилися до 4,4 мільярдів років тому і згодом увійшли до складу осадових порід, які відтоді розмилися, залишивши по собі лише циркони.
Циркони Джек-Хіллз кристалізувалися з магми, але не з первісного магматичного океану. Ця магма була зроблена зі старіших порід, втягнутих в Землю, щоб розплавитися. Більшість інформації про ці попередні породи було втрачено в процесі переробки магми, але геологи сподіваються з’ясувати, чи були ці породи осадовими, чи всі вони були вулканічними.
Осадові породи можуть утворюватися з остигаючої магми або лави, які, як ми знаємо, існували на ранній Землі, але для формування осадових порід необхідний кругообіг води, коли гірські породи піддаються впливу атмосфери вище рівня води. Дощ розмиває їх, і матеріал вимивається в озера або океани, де осідає і перетворюється на нові форми гірських порід.
Професор Росс Мітчелл (Ross Mitchell) з Китайської академії наук і його колеги по-новому подивилися на циркони з Джек Хіллз, а також на деякі з нещодавно відкритого південноафриканського пласта зеленого пісковика, вік яких може майже збігатися з їхнім віком. Навчивши комп’ютери розпізнавати відбитки осадового матеріалу в цирконах, Мітчелл і його колеги змогли визначити, що зразок дуже старих цирконів містить велику кількість граніту S-типу. Це граніт, що утворився з осадових порід, які були занурені в магму.
Частка S-типу зростає з часом, як і слід було очікувати – але якщо метод, який Мітчелл і його колеги використовували для ідентифікації гранітів S-типу, правильний, то циркони, утворені 4,24 мільярда років тому, на 35 відсотків складалися з гранітів S-типу. Цікаво, що автори виявили, що замість того, щоб вічно зростати, частка S-типу зростає і падає відповідно до циклів утворення і розпаду суперконтинентів.
Магматичний розплав, що включає осадові породи (граніт “S-типу”) з Гімалаїв (ліворуч) і місце знахідки циркону Джек-Хіллз у Західній Австралії (праворуч).
Щоб утворився граніт S-типу, потрібен попередній процес, в якому гірські породи формуються, розмиваються, перетворюючись на осадові відклади, а потім стискаються до нових порід, перш ніж їх виштовхують у магму. Такий багатоетапний процес навряд чи може бути швидким, тому первісні острови, що стирчать з моря, повинні були з’явитися задовго до утворення цирконів. Граніти S-типу в таких давніх цирконах також доводять, що тектонічні цикли, які занурювали кору в мантію, відбувалися щонайменше 4,2 мільярди років тому.
Іншими словами, якби інопланетяни відвідали Землю на початку її існування, вони б не знайшли ні сухого помаранчевого світу, як припускали кілька десятиліть тому, ні всеохоплюючого океану, як підозрювали нещодавно.
Результати дослідження доповнюють і розширюють роботу, опубліковану в червні, коли команда дослідників, яка вивчала співвідношення ізотопів кисню в цирконах однакового віку, виявила, що більшість з них утворилися в океані. Однак деякі з цирконів мають ознаки формування в прісній воді на суходолі, який вийшов з океану, що вказує на наявність континентальної кори приблизно в цей час.
Присутність гранітів S-типу в цирконах Джек-Хіллз, можливо, і викликала велику дискусію серед невеликої групи геологів, але вона має значення для питання, що привертає набагато ширший інтерес. Дві конкуруючі гіпотези походження життя – це теплий маленький ставок, запропонований Дарвіном, і гідротермальні джерела на дні океану.
Однак ідея теплої водойми вимагає, щоб на момент зародження життя на планеті існував кругообіг води з сушею і прісною водою. Відсуваючи час, коли існували перші водойми, Мітчелл і співавтори не довели, що саме там зародилося життя, але вони наводять переконливі аргументи на користь того, що водойми залишаються претендентами на перемогу.
