Nieznany rozdział historii: Zidentyfikowano najstarsze skały na Ziemi

Nowe badania pokazują, że to miejsce geologiczne zawiera najstarsze znane zachowane fragmenty skorupy ziemskiej, datowane na 4,16 miliarda lat. Jest to jedyna znaleziona skała pochodząca z pierwszego z czterech okresów geologicznych w historii naszej planety: Hadean, który rozpoczął się 4,6 miliarda lat temu, kiedy świat był gorący, burzliwy i piekielny.

„Skały są książkami geologów... Pas zielonego kamienia Nuvvuagittuq zajmie co najmniej jedną stronę w tej książce, dlatego jest tak ważny” — powiedział geolog Jonathan O'Neill, autor badania opublikowanego w czasopiśmie Science.

Pas zielonego kamienia Nuvvuagittuq był datowany kilkakrotnie przez różne zespoły badawcze, z bardzo różnymi wynikami, informuje CNN. Większość naukowców zgadza się, że skała ma co najmniej 3,75 miliarda lat, ale to nie czyni jej najstarszą skałą na Ziemi.

Kompleks Acasta Gneiss, grupa skał odsłonięta wzdłuż rzeki prawie 300 kilometrów na północ od Yellowknife, w północno-zachodniej Kanadzie, jest uważany za najstarszą formację geologiczną na planecie. Skały mają wyraźnie 4,03 miliarda lat, co oznacza granicę między erą hadeiczną a kolejnym rozdziałem w historii Ziemi, archeakiem. (Na planecie są starsze skały — ale nie na samej planecie — które nie są kwestionowane: niektóre meteoryty datowane są na 4,5 miliarda lat temu, zauważa CNN.)

Kontrowersyjny artykuł z 2008 r., którego współautorem był O'Neill, który badał to miejsce od czasu, gdy był doktorantem, twierdził, że pas zieleni Nuvvuagittuq ma 4,3 miliarda lat; jednak inni geolodzy kwestionowali ograniczenia metod datowania i sposób interpretacji danych. W tym najnowszym artykule O'Neill, obecnie profesor nadzwyczajny na Wydziale Nauk o Ziemi i Środowisku Uniwersytetu w Ottawie, stara się udowodnić, że jego krytycy się mylą.

Datowanie skał polega na stosowaniu metod radiometrycznych, które wykorzystują naturalny i spontaniczny rozpad promieniotwórczy niektórych pierwiastków w skale, co działa jak pewnego rodzaju zegar.

O'Neill używa analogii klepsydry: Wyobraź sobie liczenie ziaren piasku na górze (pierwiastki radioaktywne) i na dole (pierwiastki, które powstają w wyniku rozpadu radioaktywnego). Wiedza o tym, jak szybko poruszają się ziarna (co odzwierciedla tempo rozpadu), pozwala naukowcom na datowanie skał. Niektóre z tych zegarów radiometrycznych są wytrzymałe i mogą wytrzymać wysokie temperatury i ciśnienia, którym skorupa ziemska była poddawana przez stulecia, podczas gdy inne są bardziej podatne na te procesy.

Najłatwiejszym sposobem datowania bardzo starych skał jest użycie bardzo twardego minerału znanego jako cyrkon. Te maleńkie kryształy zawierają odrobinę uranu w swojej strukturze, a naukowcy mogą dokładnie określić ich wiek, mierząc rozpad radioaktywny atomów uranu, które przekształcają się w ołów w znanym tempie.

Jednakże pas zielonych skał Nuvvuagittuq, który został zmapowany na podstawie badań geologicznych w latach 60. XX wieku, a który po raz pierwszy zwrócił uwagę naukowców na początku XXI wieku, zawiera bardzo mało skał zawierających cyrkon, ponieważ rzadko występują one w próbkach o niższej zawartości krzemionki, w tym tych, które kiedyś były starożytną skorupą oceaniczną.

„Próbowaliśmy znaleźć cyrkony. Po prostu ich tam nie ma albo powstały później w procesie metamorfizmu, czyli topienia skał” – powiedział O’Neill. Skała metamorficzna to taka, która została przekształcona przez ciepło, ciśnienie lub inne siły natury.

Zamiast tego, w nowym badaniu, O'Neill zwrócił się ku pierwiastkowi ziem rzadkich, samarowi, który rozpada się na pierwiastek neodym. Ta metoda została wykorzystana do datowania meteorytów, ponieważ pierwiastki te były aktywne zaledwie ponad 4 miliardy lat temu.

„Debata o wieku polega na tym, że niektórzy uważają, że zegary, których używamy, są wadliwe lub zostały uszkodzone przez inne procesy geologiczne” – powiedział. „To debata o tym, co mierzymy w czasie, ponieważ nie możemy używać cyrkonu, a niektórzy ludzie w mojej dziedzinie byliby przekonani tylko cyrkonem”.

O'Neill powiedział, że technika ta była w tym przypadku przydatna, ponieważ może zmierzyć rozpad dwóch wersji, czyli izotopów, samaru na dwa różne izotopy neodymu. Ostatnie prace skupiły się na szczególnym typie starożytnej skały metamorficznej zwanej intruzją metagabbroidową, pobraną w obrębie pasa, a dwa punkty danych wykazały ten sam wiek: 4,16 miliarda lat.

Naukowcy doszli do wniosku, że ten wiek oznacza, że ​​pas zielonych skał Nuvvuagittuq zawiera „przynajmniej niewielki ślad” skorupy ziemskiej, który może dostarczyć bezcennych informacji o pochodzeniu Ziemi i sposobie powstawania życia.

Zdaniem naukowców niezaangażowanych w badanie nie jest jeszcze jasne, czy odsłonięcia Nuvvuagittuq zostaną powszechnie uznane za najstarsze skały na Ziemi.

Bernard Bourdon, geochemik z Lyon Geological Laboratory we Francji, który wcześniej kwestionował najwcześniejsze daty O'Neilla dotyczące pasa zielonego kamienia Nuvvuagittuq, stwierdził, że najnowsze prace są dla niego „bardziej przekonujące” i że są one „znacznie lepsze” od poprzednich badań.

Według Hugo Oliruka, geologa i starszego pracownika naukowego na Curtin University w Australii, wiek skał „pozostaje nierozwiązaną zagadką”: „W obliczu braku „prostych” minerałów do tej pory przekształciły się one w całe skały, co jest problematyczne, ponieważ całe próbki skał zawierają wiele minerałów”.

„Wystarczy zmienić jeden z tych minerałów i ‚wyzerować’ jego wiek, aby cały domek z kart się zawalił” – dodał, zauważając, że bardzo wysokie i niskie temperatury mogą naturalnie zmieniać wiek krystalizacji minerałów w skale.

Jak twierdzi Jesse Reimink, profesor geologii im. Rudy'ego L. Slingerlanda i młody profesor na Penn State University, niewiele można powiedzieć na pewno, jeśli chodzi o skały i minerały o złożonej historii geologicznej obejmującej ponad 4 miliardy lat.

„Nawet jeśli te skały mają „tylko” 3,8 miliarda lat, to niezwykłe jest, że przetrwały. Ta bieżąca praca dostarcza silniejszych dowodów na wiek 4,15 miliarda lat niż te uzyskane wcześniej, które były już przekonujące” – podkreśla naukowiec. „Skale czasowe są tak długie, a historia tych skał i minerałów tak zawiła, że ​​uzyskanie z nich jakichkolwiek podstawowych informacji jest dość zaskakujące”.