Z badania wynika, że ​​słodka woda i podstawowe warunki życia pojawiły się na Ziemi pół miliarda lat wcześniej, niż sądzono

Aby rozpocząć życie na planecie, potrzebujemy dwóch składników: suchego lądu i (świeżej) wody. Ściśle mówiąc, woda nie musi być świeża, ale słodka woda może istnieć tylko na suchym lądzie.

Tylko po spełnieniu tych dwóch warunków elementy składowe życia, aminokwasy i kwasy nukleinowe, mogą zostać przekształcone w namacalne życie bakteryjne, co zwiastuje początek cyklu ewolucyjnego.

Najstarsze życie na Ziemi pozostaje w naszym fragmentarycznym zapisie skalnym Ma 3,5 miliarda lata niektóre dane chemiczne wskazują, że może tak być Ma aż 3,8 miliarda lat. Naukowcy postawili hipotezę, że życie może być starsze, ale nie mamy żadnych danych potwierdzających, że to prawda.

Nasze nowe badanie Opublikowane w Przyrodnicze nauki o ziemi Dostarcza pierwszych dowodów na istnienie słodkiej wody i suchego lądu na Ziemi 4 miliardy lat temu. Wiedza o tym, kiedy kolebka życia – woda i ziemia – pojawiła się po raz pierwszy na Ziemi, ostatecznie dostarcza wskazówek na temat tego, jak powstaliśmy.

Woda i Ziemia: esencja życia

Wyobraź sobie, że wszedłeś do wehikułu czasu i cofnąłeś się 4 miliardy lat temu. Kiedy dyski się zatrzymają, spoglądasz i widzisz wokół siebie rozległy ocean. Nie jest niebieski, jak wiesz, ale brązowy z żelazem i innymi rozpuszczonymi minerałami. Patrzysz w niebo i widzisz, że jest ciemnopomarańczowe, ze smogiem dwutlenku węgla i regularnymi błyskami nadlatujących meteorów. Nieprzyjazny życiu.

Tak według naukowców wyglądała Ziemia 4 miliardy lat temu. Ale czy to zrobiłeś?

Kiedy porzucasz wszelką nadzieję w życiu, dostrzegasz ją na horyzoncie: Ziemię. Wprowadzając wehikuł czasu w tryb podróży, przelecisz przez tę przestrzeń wystających skał i lądu.

Szybko zorientujesz się, że wpłynąłeś na wyspę wulkaniczną, po której zboczach spływa lawa. Ale czujesz też krople deszczu na nosie i zauważasz wodę gromadzącą się w małych basenach u podstawy wulkanu. Ostrożnie wkładasz ręce i próbujesz… jest świeże. Pierwsze dowody istnienia słodkiej wody na Ziemi pojawiły się co najmniej 4 miliardy lat temu.

Słodka woda i wyłaniająca się ziemia idą ręka w rękę. Gdyby cała Ziemia znalazła się pod wodą, istniałaby tylko słona woda oceaniczna. Dzieje się tak dlatego, że słona woda chce spłynąć pod ziemię, co jest zjawiskiem znanym jako przesiąkanie wody morskiej.

Jeśli więc znajdziesz słodką wodę, musisz mieć suchy ląd i to w miarę duży jego obszar.

Skąd wiemy, że na wczesnej Ziemi istniała słodka woda i ląd?

Woda słodka bardzo różni się od wody morskiej. Oczywiście, możesz powiedzieć, ale skąd wiesz, czy jeden lub oba istnieją na Ziemi, jeśli tak naprawdę nie możesz cofnąć się w wehikule czasu?

Odpowiedź można znaleźć w zapisie skalnym i sygnałach chemicznych zachowanych w tej kapsule czasu. Ziemia ma nieco ponad 4,5 miliarda lat, a najstarsze skały, jakie odkryli naukowcy, mają nieco ponad 4 miliardy lat.

Aby naprawdę zrozumieć naszą planetę w ciągu pierwszych 500 milionów lat jej istnienia, musimy zwrócić się ku kryształom, które kiedyś pochodziły ze starożytnych skał, a ostatecznie osadziły się w młodszych skałach.

W przeciwieństwie do skał, najstarsze zachowane kryształy sięgają znacznie dalej Aż 4,4 miliarda lat temu. Większość tych bardzo starych kryształów pochodzi z jednego miejsca na Ziemi: wzgórz Jack Hills w środkowo-zachodniej Australii Zachodniej.

I właśnie tam poszliśmy. Datowaliśmy ponad tysiąc kryształów minerału zwanego cyrkonem, który słynie z wyjątkowej odporności na warunki atmosferyczne i zmiany.

Jest to bardzo ważne, ponieważ w ciągu miliardów lat wiele kolejnych procesów może wymazać początkowy sygnał chemiczny, gdy powstawały kryształy. Większość innych rodzajów minerałów można łatwo zmienić, co wymazałoby ich pierwotny skład chemiczny i nie dostarczyło nam żadnych wskazówek na temat głębokiej przeszłości Ziemi.

Naprawdę starożytne zboże

Nasza praca pokazuje, że około 10% wszystkich analizowanych przez nas kryształów miało ponad 4 miliardy lat. To może wydawać się małe, ale w porównaniu z innymi miejscami na świecie jest to ogromna ilość bardzo starożytnych zbóż.

Aby dowiedzieć się, czy te ziarna zawierały zapis słodkowodny, użyliśmy małych wiązek jonów na datowanych ziarnach cyrkonu, aby zmierzyć stosunek cięższego do lżejszego tlenu. Uważa się, że ten stosunek, znany jako stosunek izotopów tlenu, jest w przybliżeniu stały w czasie w przypadku wody morskiej, ale znacznie niższy w przypadku wody słodkiej.

Jest oczywiste, że niewielka część kryształów cyrkonu sprzed 4 miliardów lat miała bardzo jasny ślad, który mógł powstać jedynie w wyniku interakcji słodkiej wody i skał.

Cyrkon jest bardzo odporny na zmiany. Aby cyrkon w Jack Hills miał tę sygnaturę lekkiego tlenu, skały zmienione przez słodką wodę musiały się stopić, a następnie ponownie zestalić, aby przenieść sygnaturę izotopową lekkiego tlenu na naszą cyrkonię.

Zatem 4 miliardy lat temu na Ziemi musiała istnieć słodka woda.

Nie możemy jeszcze być pewni, czy życie zaczęło się również bardzo wcześnie w historii Ziemi. Ale przynajmniej znaleźliśmy dowód na kolebkę życia na Ziemi jakieś 4 miliardy lat temu, czyli bardzo wcześnie w trwającej 4,5 miliarda lat historii naszej planety.