Доказательства первых дождей Земли обнаружены в первичных кристаллах

Новое исследование показывает, что поверхность Земли впервые была покрыта пресной водой около 4 миллиардов лет назад, то есть на целых 500 миллионов лет раньше, чем считалось ранее. Оно было опубликовано в журнале Nature Geoscience.

Группа исследователей из Австралии и Китая использовала изотопы кислорода, заключенные в древних минералах, чтобы определить, когда первые признаки пресной воды могли увлажнить кожу нашей новорожденной планеты.

Джек-Хиллз в Западной Австралии хранит самый древний сохранившийся материал земной коры. В течение 4,4 миллиардов лет первичные минералы оставались относительно неизменными под воздействием тепла и давления.

В наши дни сухой, красный, пыльный ландшафт не получает много воды, но ученые нашли доказательства древнейших дождей Земли, запертых внутри кристаллов циркона Гадея, и это большое изменение в нашем понимании гидрологической истории планеты.

«Изучая возраст и изотопы кислорода в крошечных кристаллах минерала циркона, мы обнаружили необычно легкие изотопные признаки еще четыре миллиарда лет назад», — говорит геолог и ведущий автор Хамед Гамалелдиен из Университета Кертина в Австралии.

Гамалелдиен и его коллеги использовали масс-спектрометрию вторичных ионов, чтобы проанализировать крошечные зерна циркона и определить, какие изотопы кислорода присутствовали в магме, из которой образовались кристаллы.

Цирконы Джек-Хиллз имели «чрезвычайно легкий изотопный» состав, возможный только в том случае, если они образовались под мантией, а также подверглись воздействию пресной воды – особенно метеорной воды, недавно упавшей с неба. Таким образом, запертые внутри этих кристаллов могут быть свидетельствами первых дождей Земли, проникающих в неглубь ее недавно затвердевшей коры.

«Такие легкие изотопы кислорода обычно возникают в результате воздействия горячей пресной воды на горные породы на несколько километров ниже поверхности Земли», — говорит Гамалелдиен. «Свидетельства наличия пресной воды так глубоко внутри Земли бросают вызов существующей теории о том, что Земля была полностью покрыта океаном четыре миллиарда лет назад».

Ученый-геолог из Университета Кертина и соавтор Хьюго Олирук отмечает, что это исследование имеет значение для многих областей науки.

«Это открытие не только проливает свет на раннюю историю Земли, но также предполагает, что массивы суши и пресная вода подготовили почву для процветания жизни в относительно короткие сроки – менее чем через 600 миллионов лет после образования планеты», – говорит он.

Ранее считалось, что в то время кора была погружена под океан; Некоторые из самых ранних наземных форм жизни, которые мы обнаружили, — это микробные рифы возрастом 3,48 миллиарда лет, известные как строматолиты, обнаруженные чуть более чем в 800 километрах к северу от Джек-Хиллз, в кратоне Пилбара.

Но это новое исследование предполагает, что суша, резервуары с пресной водой, круговорот воды и, возможно, даже жизнь на Земле возникли гораздо раньше, чем мы думали.

Это также подтверждает теорию «холодной ранней Земли», описанную геоученым из Университета Висконсин-Мэдисон Джоном Вэлли, чья статья 2014 года назвала гадейские цирконы старейшим материалом Земли.

Теория предполагает, что вскоре после того, как море расплавленной породы планеты превратилось в кору, Земля стала достаточно прохладной, чтобы принять жидкую воду, океаны и гидросферу.

«Результаты знаменуют собой значительный шаг вперед в нашем понимании ранней истории Земли и открывают двери для дальнейших исследований происхождения жизни», — говорит Олирук.