Κρύσταλλοι ηλικίας 4 δισ. ετών δίνουν νέα στοιχεία για τη γέννηση της ζωής στη Γη

Χημικά στοιχεία που περιέχονται στους κρυστάλλους αποκάλυψαν ότι τα καυτά, λιωμένα πετρώματα από τα οποία προήλθαν, ήρθαν σε επαφή με γλυκό νερό κατά τη διάρκεια του σχηματισμού των κρυστάλλων, σύμφωνα με μελέτη που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Nature Geoscience.

«Εξετάζοντας την ηλικία και τα ισότοπα οξυγόνου σε μικροσκοπικούς κρυστάλλους του ορυκτού ζιρκόνιο, βρήκαμε ασυνήθιστα ελαφρές ισοτοπικές υπογραφές μέχρι και πριν από τέσσερα δισεκατομμύρια χρόνια», δήλωσε ο επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης Hamed Gamaleldien, επίκουρος ερευνητής στη Σχολή Γεωεπιστημών και Πλανητικών Επιστημών του Πανεπιστημίου Curtin στην Αυστραλία.

«Τέτοια ελαφριά ισότοπα οξυγόνου είναι συνήθως το αποτέλεσμα της αλλοίωσης πετρωμάτων από ζεστό, γλυκό νερό αρκετά χιλιόμετρα κάτω από την επιφάνεια της Γης».

Ο Gamaleldien δήλωσε ότι οι ενδείξεις για την παρουσία γλυκού νερού θα μπορούσαν να εξηγηθούν μόνο με την ύπαρξη ξηράς, δηλαδή γης όπου το νερό θα μπορούσε να συγκεντρωθεί και να διαρρεύσει στον ηπειρωτικό φλοιό.

«Έχουμε δύο σημαντικά πράγματα εδώ. Ανακαλύψαμε τις πρώτες ενδείξεις γλυκού νερού και αντιπροσωπευτικές ενδείξεις για ξηρά πάνω από τη θάλασσα», πρόσθεσε.

Η έρευνα δείχνει ότι ο κύκλος του νερού στη Γη – όταν το νερό κινείται μεταξύ της ξηράς, των ωκεανών και της ατμόσφαιρας μέσω της εξάτμισης και της βροχόπτωσης – λειτουργούσε εκείνη τη χρονική στιγμή.

«Αυτή η ανακάλυψη όχι μόνο ρίχνει φως στην πρώιμη ιστορία της Γης, αλλά υποδηλώνει επίσης ότι οι χερσαίες μάζες και το γλυκό νερό δημιούργησαν τις προϋποθέσεις για την άνθηση της ζωής μέσα σε ένα σχετικά σύντομο χρονικό διάστημα – λιγότερο από 600 εκατομμύρια χρόνια μετά τον σχηματισμό του πλανήτη», δήλωσε ο συν-συγγραφέας της μελέτης Hugo Olierook, ανώτερος ερευνητής στη Σχολή Γεωεπιστημών και Πλανητικών Επιστημών του Curtin.

Το ζιρκόνιο ως πύλη στην πρώιμη Γη

Ο Αδαίος Μεγαιώνας (από τον Άδη), που ξεκινάει από τον σχηματισμό της Γης πριν από 4,6 δισεκατομμύρια χρόνια και φτάνει έως πριν 4 δισεκατομμύρια χρόνια, είναι το παλαιότερο κεφάλαιο στην ιστορία του πλανήτη και μια γεωλογική σκοτεινή εποχή που είναι ελάχιστα κατανοητή, επειδή οι γεωλόγοι δεν έχουν τόσο παλιά πετρώματα για να μελετήσουν – τα παλαιότερα γνωστά πετρώματα είναι ηλικίας 4 δισεκατομμυρίων ετών.

Πώς λοιπόν οι κρύσταλλοι ζιρκονίου λειτουργούν ως πύλη στην αρχαιότερη ιστορία του πλανήτη; Οι μικροσκοπικοί ορυκτοί κόκκοι είναι ιδιαίτερα σκληροί και μπορούν να συγκολληθούν σε νεότερα πετρώματα. Τα ζιρκόνια της μελέτης βρέθηκαν σε πορτοκαλί ψαμμίτη ηλικίας 3,1 δισεκατομμυρίων ετών από τον σχηματισμό Jack Hills στη Δυτική Αυστραλία.

Αυτό που κάνει τα ζιρκόνια ιδιαίτερα χρήσιμα στους γεωλόγους είναι ότι ενσωματώνουν λίγο ουράνιο στη δομή τους και οι επιστήμονες μπορούν να προσδιορίσουν την ηλικία τους μετρώντας τη ραδιενεργό διάσπαση των ιόντων ουρανίου. Για να καταλήξουν στα συμπεράσματά τους, οι ερευνητές εξήγαγαν 2.500 κόκκους ζιρκονίου και χρονολόγησαν 1.400 από αυτούς, μετρώντας διαφορετικά ισότοπα του οξυγόνου στο εσωτερικό τους.

Το αλμυρό νερό περιέχει βαρύτερα ισότοπα οξυγόνου, τα οποία είναι ανθεκτικά στην εξάτμιση, ενώ το νερό της βροχής περιέχει ελαφρύτερα ισότοπα, δήλωσε ο Gamaleldien. Δύο κρύσταλλοι ζιρκονίου εμφάνισαν ισοτοπικές ενδείξεις μετεωρικού ή γλυκού νερού· ο ένας ήταν ηλικίας 4 δισεκατομμυρίων ετών, ενώ ο άλλος ήταν ηλικίας 3,4 δισεκατομμυρίων ετών, είπε.

Η ομάδα έτρεξε 10.000 προσομοιώσεις της σύνθεσης του ζιρκονίου χρησιμοποιώντας ένα υπολογιστικό μοντέλο – πώς τα καυτά λιωμένα πετρώματα αναμιγνύονται με θαλασσινό νερό, νερό της βροχής ή έναν συνδυασμό και των δύο – και διαπίστωσε ότι μόνο με λίγο γλυκό νερό θα μπορούσαν να εξηγήσουν την ελαφριά ισοτοπική υπογραφή των ζιρκονίων τους.

Οι δύο θεωρίες για την προέλευση της ζωής

Ο Gamaleldien δήλωσε ότι είναι αδύνατο να γνωρίζουμε από την εργασία τους αν υπήρχαν μεγάλες χερσαίες μάζες, αλλά σίγουρα θα υπήρχε κάποια ξηρά πάνω από το επίπεδο της θάλασσας. Η ξηρά και το γλυκό νερό, το οποίο πιθανότατα θα έπεφτε ως βροχή, θα παρείχαν τα απαραίτητα συστατικά για την προέλευση της ζωής.

Οι επιστήμονες έχουν διαφορετικές θεωρίες για την προέλευση της ζωής στη Γη. Ορισμένοι πιστεύουν ότι σχηματίστηκε γύρω από υδροθερμικές πηγές στα βάθη των ωκεανών, ενώ άλλοι ότι προέκυψε σε ρηχές υδάτινες μάζες στην ξηρά. Ο Gamaleldien δήλωσε ότι τα νέα ευρήματα παρέχουν υποστήριξη για την τελευταία υπόθεση και οι ερευνητές θέλουν να ανακτήσουν περισσότερα ζιρκόνια για γεωχημική ανάλυση και περαιτέρω διερεύνηση.

Με πληροφορίες από: Ancient crystals reveal the earliest evidence of fresh water, scientists say by Katie Hunt, CNN