Klipper fra den østlige bred af Hudson-bugten i Canada indeholder elementer af noget af Jordens tidligste skorpe, finder nye forskningsresultater.
Klipperne i sig selv er granitter, der er 2,7 milliarder år gamle, men de har stadig de kemiske signaler fra forløberbergene, der blev smeltet og genanvendt for at danne de klipper, der findes i dag. Den nye undersøgelse, der blev offentliggjort online i dag (17. marts) i tidsskriftet Science, finder ud af, at disse forstadier dannede for omkring 4,3 milliarder år siden.
Jorden er 4,6 milliarder år gammel, og den astronomiske virkning, der dannede månen, fandt sted for omkring 4,5 milliarder år siden. Det gør forløberen til klipperne til de canadiske granitter blandt de tidligste skorpe efter den månedannende påvirkning, sagde studieleder Jonathan O'Neil, en geovidenskabsmand ved University of Ottawa i Canada.
Hadean historie
Den nye forskning er et forsøg på at kigge tilbage i Hadean eon, en mystisk og temmelig smeltet fase af jordhistorien. Hadean begynder med Jordens dannelse og slutter for omkring 4 milliarder år siden, og der er meget få geologiske rester af denne æra tilbage. De fleste klipper fra Hadean blev for længe siden genanvendt tilbage i planetens mantel.
"Klipper, der er 3,6 til 3,8 milliarder år gamle eller ældre, vi kan tælle dem på fingrene på vores hånd, dybest set," fortalte O'Neil til Live Science. "Vi har en meget begrænset mængde stenprøve til at forstå de første milliarder år af jordhistorien."
Granitterne, der findes nord for Canadas Hudson-bugt, dateres ikke til Hadean, men de støder sig op mod Nuvvuagittuq greenstone-bælte, en formation, der antages at indeholde de ældste kendte klipper på Jorden, mellem 3,8 og 2,48 milliarder år gamle. (Det eneste ældre geologiske materiale er små mineralkorn kaldet zirkoner fra Australiens Jack Hills, men de originale klipper, der holdt disse korn, er for længe forvitret væk.)
Nogle forskere mener, at både Jack Hills-zirkoner og Nuvvuaguittuq-grønstenbæltet indeholder spor af det tidligste liv på planeten, skønt disse fund er kontroversielle.
Et geologisk slægtstræ
O'Neil og hans medforfatter, Richard Carlson fra Carnegie Institution for Science, var interesseret i de 2,7 milliarder år gamle granitter, fordi de vidste, at klipper af den slags måtte dannes af en "forælder" -klippe, der havde blev begravet og delvist smeltet inden reformen. Spørgsmålet var, hvor gammel var denne forælderrock?
For at finde ud af, henvendte forskerne sig til samarium-neodymium-datering, en metode, der bruger forhold mellem forskellige variationer af disse to sjældne jordelementer til at bestemme alder. Én molekylær variation, eller isotop, af samarium, samarium-146, findes ikke længere på Jorden: Det hele gennemgik radioaktivt forfald inden for de første 500 millioner år af planetens historie, sagde O'Neil.
Samarium-146 nedbrydes til neodym-142, så enhver klippe, der dannedes efter de første 500 millioner år i Jordens historie, har det samme forhold mellem neodym-142 og andre neodym-isotoper. Enhver klippe, der viser variation i dette neodymforhold, skal have dannet sig i de første 500 millioner år af jordhistorien, sagde forskerne.
Det var netop den slags variation, som forskere fandt i Hudson Bay-klipperne - et underskud i forholdet neodym-142 til neodym-144 sammenlignet med moderne klipper.
"Det betyder, at deres forælderrock måtte være meget gammel," sagde O'Neil. Forskerne fandt også, at overgrunden sandsynligvis var basaltisk oceanisk skorpe snarere end tørt land.
Forskerne anslår, at modergrunden var 1,5 milliarder år ældre end de moderne granitter, der overlever i dag. Det er interessant ikke kun fordi moderrocken var noget af den tidligste skorpe på Jorden, sagde O'Neil, men fordi moderrocken sad rundt så længe, før den blev genanvendt. Dagens oceaniske skorpe vedvarer på overfladen i kun ca. 200 millioner år før den skubbes tilbage i mantlen og delvis smeltes, sagde O'Neil. Forælderrocken i Hudson Bay-granitterne forblev på overfladen i mere end en milliard år før den blev genanvendt, fem gange så længe som nutidens oceaniske skorpe overlever.
