Zgodnja zgodovina Zemlje je zavita v skrivnost, saj je gibanje tektonskih plošč izbrisalo številne geološke sledi. Maloštevilni ohranjeni dokazi večinoma izvirajo iz kristalov cirkona, ki v svoji trajni mineralni strukturi ohranjajo kemične informacije. Po besedah avtorjev nedavno objavljene študije je lahko starodavna Zemlja vsebovala več kisika – in verjetno tudi več vode –, kot so domnevali doslej, znaki pa kažejo, da se je tektonika plošč lahko začela že vsaj pred 3,3 milijarde let, v razmeroma zgodnjem obdobju 4,5 milijarde let dolge zgodovine Zemlje.
Prisotnost več kisika od pričakovanega v starodavnih kamninah nakazuje, da so bile razmere na planetu v tem obdobju morda ugodnejše za življenje, kot so slutili prej. Če so se tektonske plošče že takrat premikale, to pomeni, da so na Zemlji že potekali geološki procesi, ki oblikujejo planet in ki – z recikliranjem pomembnih kemikalij – pospešujejo nastanek življenja.
Nova raziskava je le korak v dolgoročnih prizadevanjih strokovnjakov, da bi razvozlali, kakšna je bila zgodnja Zemlja. »To so morda 3 ali 4 koščki sestavljanke z deset tisoč deli,« pravi Shane Houchin, geolog s Kalifornijskega inštituta za tehnologijo in vodilni avtor študije, objavljene v reviji Proceedings of the National Academy of Sciences.
Houchin in sodelavci so preučili več deset kristalov cirkona iz Jack Hillsa v zahodni Avstraliji. To so najstarejši znani kosi kamnin na Zemlji. Izvor nekaterih sega v hadik, ki se je začel z nastankom planeta in se končal pred približno štirimi milijardami let. Strokovnjaki so kristale preučevali s številnimi tehnikami, med drugim z izpopolnjeno rentgensko analizo, pri kateri se je izkazalo, da se je uran v robovih kristalov oksidiral bolj od pričakovanega, torej izgubil elektrone, kar se je lahko zgodilo ob prisotnosti kisika.
Ker so kristali cirkona nastali iz staljene magme v Zemljini skorji, vsebujejo sledi o tem, kako je magma vplivala na ozračje. »Sestava plinov, ki uhajajo iz vulkanov, je odvisna od oksidacije magme, to pa vpliva na to, koliko kisika je lahko v ozračju,« pravi Houchin.
Kristali cirkona lahko ponudijo vpogled tudi v eno najbolj spornih tem v geologiji: torej kdaj in kako so se Zemljine tektonske plošče začele premikati. Prve kamninske plošče so lahko nastale iz staljene magme starodavne Zemlje. Poznejše premikanje teh plošč je sčasoma ustvarilo dinamiko, ki je danes značilna za planet, na primer razporeditev oceanov in gorskih verig.
Houchinova ekipa je kristale analizirala, da bi preverila, ali so nastali pri visoki ali nizki temperaturi in pritisku. Kristali iz hadika so očitno nastali pri visoki temperaturi, četudi je bil pritisk razmeroma nizek, kar kaže, da je bila kamnina vroča že na razmeroma majhni globini. Kristali iz poznejšega obdobja Zemljine zgodovine – izpred približno 3,3 milijarde let – pa so pri podobnih temperaturah kazali na nastanek pri višjem pritisku. Te poznejše kamnine so lahko nastale, ko so se kamninske plošče pogreznile globlje v notranjost planeta, kjer je pritisk višji. Če je tako, so se kamninske plošče takrat že premikale.
Delo je skladno z drugimi rezultati, med drugim s tistimi iz revije Nature, v kateri je prejšnji mesec izšel članek, v katerem so Valley in sodelavci prav tako preučevali kristale cirkona iz Jack Hillsa, da bi našli sledi o zgodovini tektonike plošč. Ta skupina je analizirala elemente v sledovih, med drugim niobij, in iskala kemične prstne odtise snovi, podobnih kamninam, ki danes sestavljajo celine. Raziskovalci so ugotovili, da so se kamninske plošče premikale in tonile ena pod drugo že pred več kot štirimi milijardami let.
Raziskovalci so sklenili, da je lahko hkrati delovalo več tektonskih »slogov«. Nekateri deli skorje so se lahko pasivno pogreznili v velike globine preprosto zato, ker so po ohladitvi težje plavali. Drugi deli so bili sestavljeni iz bolj »plavajočih« kamnin celinskega tipa, a so jih trki med seboj vseeno lahko potisnili navzdol.
Houchin želi analizo svoje ekipe razširiti na več sto dodatnih kristalov, da bi s sodelavci razkril nadaljnje podrobnosti o starodavni Zemlji. »Delnih dokazov že imamo, zdaj poskušamo razkriti celotno zgodbo o izvoru,« pravi.
