Bevis fra et gammelt afsnit af jordskorpen antyder, at Jorden engang var en vandverden for omkring tre milliarder år siden. Hvis det er sandt, vil det betyde, at forskere er nødt til at genoverveje nogle tanker omkring eksoplaneter og vane. De bliver også nødt til at overveje deres forståelse af, hvordan livet begyndte på vores planet.
En ny artikel præsenterer disse resultater i tidsskriftet Nature Geoscience. Papirets titel er ”Begrænset arkæisk kontinental fremkomst afspejlet i en tidlig arkæisk18O-beriget hav. ” Medforfatterne er Boswell Wing fra University of Colorado, Boulder, og hans tidligere post-doc-studerende, Benjamin Johnson ved Iowa State University.
Arbejdet fokuserer på et område i den australske Outback kaldet Panorama-distriktet. I den region i det nordvestlige Australien er der en plade på havbunden, der er 3,2 milliarder år gammel, der er blevet vendt på sin side. Skorpen er indeholdt i kemiske ledetråde om den gamle Jordens havvand.
”Der er ingen prøver af virkelig gammelt havvand der ligger rundt, men vi har klipper, der interagerede med det havvand og huskede det samspil,” sagde Johnson i en pressemeddelelse.
”Oprindelsen og udviklingen af Jordens biosfære blev formet af havets fysiske og kemiske historie.”
Fra papiret ”Begrænset arkæisk kontinental fremkomst afspejlet i en tidlig archaean18O-beriget hav.
Forfatterne ønskede at starte debatten om, hvordan den gamle jord så ud, og for at bryde nyt grund i diskussionen.
I introduktionen til deres artikel siger de to forfattere ”Oprindelsen og udviklingen af Jordens biosfære blev formet af havets fysiske og kemiske historie. Marine kemiske sedimenter og ændret oceanisk skorpe bevarer en geokemisk oversigt over disse historier. Marine kemiske sedimenter udviser for eksempel en stigning i deres18O /16O-forhold gennem tid. ”
Marine sedimenter er blevet undersøgt over tid, men forfatterne af denne undersøgelse kiggede i stedet på den gamle skorpe. De gamle oceaner indeholdt forskellige typer ilt, som derefter blev afsat i skorpen. Forskerne samlet over 100 prøver af den antikke klippe og analyserede den for to iltisotoper: oxygen-16 og ilt 18. De ønskede at finde den relative mængde af hver isotop i den gamle skorpe for at sammenligne den med mængderne i sedimentet.
Deres resultater viste mere ilt-18 i skorpen, da den blev dannet for 3,2 milliarder år siden, hvilket betyder, at havet på det tidspunkt havde mere ilt-18. Forskerparet siger, at det betyder, at da denne skorpe dannedes, var der ingen kontinenter. Dette skyldes, at når kontinenter dannes, indeholder de ler, og disse ler ville have optaget det tungere ilt-18. Så hvis der havde været kontinenter for 3,2 milliarder år siden, ville deres skorpeprøver have haft mindre ilt-18.
Den overordnede konklusion af deres arbejde er, at Jordens oceaner gennemgik to forskellige tilstande: Én før dannelse af kontinenter og en efter kontinenter dannet.
Marine kemiske sedimenter er blevet undersøgt i vid udstrækning for at forsøge at dele kontinentdannelse sammen på den gamle jord. Som det fremgår af undersøgelsen, inkluderer disse gamle sedimenter “carbonater, fosfater, mikrokrystallinsk silica og jernoxider. Da disse mineraler dannes direkte fra vandige arter, kan de afspejle?18O af vandet, som de lever sammen med. ” Sedimenterne er som en arkivregistrering af Jorden på det tidspunkt, og de ældre sedimenter viser ilt-18-værdier, der stiger støt gennem tiden, helt op til i dag. Men dette arbejde står i kontrast til det, og forfatterne antyder, at havvandens oxygen-18 faldt gennem tiden.
Paret af forskere konstruerede en model for den gamle jord, der viser, at ”indledningen af kontinentalt forvitring i det sene arkæiske for mellem 3 og 2,5 milliarder år siden ville have trukket en18O-beriget tidligt arkæisk hav til?18O-værdier, der ligner værdien af moderne havvand. ” Først efter dannelse af kontinenter kunne oxygen-18-værdierne begynde at ligne moderne værdier.
Selvom denne undersøgelse peger på muligheden for den gamle jord som en vandverden, betyder det ikke, at planeten var uden nogen form for jord. Områder med østørrelse, eller endda mikrokontinent, kan have eksisteret på det tidspunkt, vulkansk i naturen og meget stenet. Men de typer af enorme landformer, der dækker Jorden i dag, rig på jord og med høje bjergkæder, har muligvis ikke eksisteret. Hvis de havde gjort det, ville indholdet af ilt-18 have lignet mere i dag.
”Der er intet i det, vi har gjort, der siger, at du ikke kan have små, mikro-kontinenter, der stikker ud af verdenshavene,” sagde Wing i en pressemeddelelse. ”Vi tror bare ikke, at der var verdensomspændende dannelse af kontinental jord, som vi har i dag.”
Forfatterne antyder ikke, at deres arbejde er det endelige bevismateriale i den igangværende diskussion omkring den tidlige jord. De bemærker, at det er andre mulige årsager til deres resultater.
Hvis de gamle kontinenter dannede sig meget langsommere end moderne kontinenter, kunne det forklare uoverensstemmelsen i ilt-18. Det er også muligt, at lerarterne, der absorberer ilt-18, dannes i selve havet i stedet for på kontinenterne.
Det peger på et vedvarende mysterium inden for jordvidenskab: hvornår nøjagtigt dannede kontinent?
Ifølge nogle beviser er det sandsynligt, at kontinenterne kun kunne dannes, når jordens kerne kaster varme og køles ned. Under alle omstændigheder tog moderne kontinenter først form efter Jurassic. Før det dækkede det enkelte super-kontinent Gondwana omkring en femtedel af jordoverfladen. Wing ønsker at undersøge yngre områder af jordskorpen for at forsøge at bestemme mere tydeligt, når de moderne kontinenter dannede sig.
Denne undersøgelse berører også det tidlige liv på Jorden, og hvordan og hvornår det dannede sig. Jordens tidlige oceaner, ligesom moderne oceaner, fungerede som en buffer, der "formidlede klimatiske tilbagemeldinger mellem biosfæren, atmosfæren og geosfæren gennem dyb tid, hvilket bidrog til at sikre langsigtet planetarisk beboelsesevne."
Videnskaben har malet et billede af, hvordan den tidlige jord kan have set ud, og hvordan havets natur var. Men det er langt fra komplet. Beviserne er alle begravet, i klippe og i tiden. Og når vi søger at forstå klimaforandringer her på Jorden, og når vi får et bedre og bedre kig på eksoplaneter, får alle disse spørgsmål om den gamle jord, verdenshavene og biosfæren ny betydning.
Som forfatterne siger i deres artikel: ”En tidlig jord uden nye kontinenter kan have lignet en 'vandverden', hvilket giver en vigtig miljøbegrænsning for livets oprindelse og udvikling på Jorden såvel som dens mulige eksistens andetsteds.“
”Historien om livet på Jorden sporer tilgængelige nicher,” sagde Wing. ”Hvis du har en vandverden, en verden dækket af havet, er tørre nicher bare ikke tilgængelige.”
Mere:
- Forskningsartikel: Begrænset arkæisk kontinental fremkomst afspejlet i et tidligt arkæisk 18O-beriget hav
- Pressemeddelelse: Tidlig jord kan have været en 'vandverden'
- Wikipedia: Ocean Planet
