Каменистые породы в Канаде могут быть последними остатками ранней земной коры

Геологи долго спорили о том, содержит ли каменистая формация в Канаде древнейшие в мире породы. Новые измерения убедительно доказывают, что это так.

Чуть более 4 миллиардов лет назад магма из мантии Земли проникла в трещину в первичной коре молодой планеты. В течение следующих эонов почти вся ранняя кора планеты расплавилась обратно в мантию, за исключением небольшой области вокруг этой трещины, которая сохранилась и по сей день.

По крайней мере, такова история, согласно последнему анализу радиоактивных изотопов в этой породе, которая все еще доступна на поверхности как часть зеленокаменного пояса Нуввуагиттук, формации на берегу Гудзонова залива в Канаде. Этот потенциальный образец ранней земной коры является предметом давних споров среди геологов: является ли он старейшей породой в мире или просто чрезвычайно старой?

Джонатан О'Нил из Оттавского университета и его коллеги начали дебаты в исследовании 2008 года, в котором подсчитано, что окружающие интрузию породы имеют возраст около 4,3 миллиарда лет, что делает их старейшими в мире. При таком возрасте они образовались бы во время Гадейского эона всего через несколько сотен миллионов лет после самой планеты.

Хотя было найдено несколько более древних минеральных зерен, полные гадейские породы могли бы открыть новое окно в этот ранний период истории Земли, возможно, пролив свет на геологические тайны, такие как начало тектоники плит и состав первых океанов.

Однако метод, который использовали исследователи для датирования пород, сделал возраст в 4,3 миллиарда лет спорным. В идеале очень старые породы можно датировать с помощью стойкого минерала, называемого цирконом, который сохраняет свой первоначальный химический состав на протяжении миллиардов лет. Но эти вулканические породы не содержали циркона. «Мы не можем датировать эти породы, используя ту технику, которую все любят», — говорит О'Нил.

Вместо этого они измерили атомный вес неодима и самария в породе. Распад самария приводит к образованию различных изотопов неодима с известной скоростью. Таким образом, соотношение изотопов неодима и самария, оставшихся в породе, может служить «часами», отсчитывающими время с момента кристаллизации породы из магмы. Фактически, два изотопа самария распадаются с разной скоростью, что позволяет им служить двумя параллельными часами. Проблема была в том, что двое часов не совпадали по возрасту породы, что заставило исследователей оспорить, что она на самом деле была гадейской.

«Я не думаю, что большинство исследователей Земли на ранних этапах были убеждены», — говорит Ричард Уокер из Мэрилендского университета.

Теперь О'Нил и его коллеги подсчитали изотопы неодима и самария в породах, которые внедряются в слой, возраст которого, по их мнению, составляет 4,3 миллиарда лет. По определению, такие внедрения моложе окружающих их пластов. Поэтому датирование внедрения установит минимальный возраст окружающей породы.

В интрузии, в отличие от более старой породы, которая ее окружает, двое часов рассказывают одну и ту же историю: породе около 4,16 миллиарда лет. «Оба часа показывают абсолютно одинаковый возраст», — говорит О'Нил. Это подтверждает идею о том, что окружающая порода сформировалась в течение Гадейского эона, что делает ее единственным известным остатком ранней земной коры.

«Я думаю, они приводят самые убедительные доводы, какие только можно привести», — говорит Грэм Пирсон из Университета Альберты в Канаде.

«Самое простое объяснение этих данных заключается в том, что это самые старые породы в мире», — говорит Джесси Рейминк из Университета штата Пенсильвания. Однако, по его словам, это вряд ли будет последним словом по этому вопросу. «Когда имеешь дело с самыми древними породами и минералами, нет ничего, что было бы устоявшимся».