Фото: © Хьюго Олирук / Университет Кертина

Пресная вода и условия для жизни появились на Земле на полмиллиарда лет раньше

Для зарождения жизни на планете нужны два ингредиента: суша и (пресная) вода. Строго говоря, вода не обязательно должна быть пресной, но пресная вода может быть только на суше.

Только при соблюдении этих двух условий вы сможете преобразовать строительные блоки жизни, аминокислоты и нуклеиновые кислоты, в осязаемую бактериальную жизнь, которая возвещает начало эволюционного цикла.

Самой древней жизни на Земле, оставшейся в наших фрагментированных горных породах, 3, 5 миллиарда лет, а некоторые химические данные показывают, что ей может быть даже целых 3, 8 миллиарда лет. Ученые выдвинули гипотезу, что жизнь может быть еще древнее.

Новое исследование, опубликованное в журнале Nature Geoscience, предоставляет первые доказательства существования пресной воды и суши на Земле 4 миллиарда лет назад. Знание того, когда колыбель жизни — вода и суша — впервые появились на Земле, в конечном счете дает ключ к пониманию того, как мы появились.

Представьте, что вы сели в машину времени и перенеслись на 4 миллиарда лет назад. Когда циферблаты с жужжанием останавливаются, вы выглядываете наружу и видите вокруг себя бескрайний океан. Не голубого цвета, как вы его знаете, а коричневого от железа и других растворенных минералов. Вы смотрите в небо, и оно темно-оранжевое, со смогом из углекислого газа и регулярными вспышками от падающих метеоров. Негостеприимно для жизни.

Именно так, по мнению ученых, выглядела Земля 4 миллиарда лет назад. Но так ли это было?

Как только вы оставляете всякую надежду на существование жизни, вы замечаете на горизонте сушу. Переводя машину времени в режим путешествия, вы подлетаете к этому пространству возникшей скалы и приземляетесь.

Вы быстро понимаете, что ступили на вулканический остров, по бокам которого извергается лава. Но вы также чувствуете капли дождя на носу и замечаете, что вода собирается в маленьких лужицах у подножия вулкана. Осторожно поднимаете руки и пробуете … это свежо. Первое доказательство того, что пресная вода на Земле была, по крайней мере, 4 миллиарда лет назад.

Пресная вода и возникшая суша идут рука об руку. Если вся суша находится под водой, то у вас может быть только соленая океанская вода. Это связано с тем, что соленая вода стремится проникнуть под сушу — явление, известное как вторжение морской воды.

Итак, если вы нашли пресную воду, у вас должна быть суша — и на достаточно большом ее пространстве.

Пресная вода сильно отличается от морской. Очевидно, скажете вы, но как вы узнаете, присутствовала ли одна или обе на Земле, если вы не можете вернуться назад на машине времени?

Ответ кроется в каменных пластинках и химических сигналах, сохранившихся в той капсуле времени. Возраст Земли немногим более 4, 5 миллиардов лет, а древнейшим породам, обнаруженным учеными, немногим больше 4 миллиардов лет.

Чтобы по-настоящему понять нашу планету за первые 500 миллионов лет ее существования, мы должны обратиться к кристаллам, которые когда-то происходили из более старых пород, а в конечном итоге отложились в более молодых породах.

В отличие от горных пород, древнейшие сохранившиеся кристаллы насчитывают 4, 4 миллиарда лет. И основная масса этих сверхвзрослых кристаллов происходит из одного места на Земле: Джек-Хиллз на среднем западе Западной Австралии.

Именно к этому ученые и пришли. Они  датировали более тысячи кристаллов минерала под названием циркон, известного своей чрезвычайной устойчивостью к атмосферным воздействиям и изменениям.

Это весьма важно, поскольку на протяжении миллиардов лет множество более поздних процессов могут стереть первичный химический сигнал, возникший при первом образовании кристаллов. Большинство других типов минералов гораздо легче изменить — процесс, который сотрет их первоначальный химический состав и не даст нам ключей к глубокому прошлому Земли.

Работа показывает, что около 10% всех проанализированных кристаллов были старше 4 миллиардов лет. Это может показаться небольшим, но это огромное количество сверхвзрослых зерен по сравнению с другими местами по всему миру.

Чтобы выяснить, содержали ли эти крупинки рекордное количество пресной воды, эксперты использовали крошечные пучки ионов на этих датированных зернах циркона, чтобы измерить соотношение более тяжелого кислорода к более легкому. Это соотношение, известное как соотношение изотопов кислорода, считается почти постоянным во времени для морской воды, но намного меньшим для пресной.

Примечательно, что небольшая часть кристаллов циркона, найденных 4 миллиарда лет назад, имела очень слабый отпечаток, который мог образоваться только в результате взаимодействия пресной воды и горных пород.

Циркон чрезвычайно устойчив к изменениям. Для того, чтобы циркон Джек-Хиллз приобрел эту легкокислородную характеристику, порода, измененная пресной водой, должна была расплавиться, а затем повторно затвердеть, чтобы придать циркону легкокислородную изотопную характеристику.

Таким образом, пресная вода должна была присутствовать на Земле еще 4 миллиарда лет назад, подчеркивают исследователи.

Поделиться:

Подписывайтесь на краткие, но содержательные новости со всего мира
глазами молодого поколения в Телеграм и ВКонтакте.

Почитайте также

Ученые Ньюкасла решили: жизнь на Земле зародилась в горячих источниках

408 Ученые из Университета Ньюкасла провели исследование, чтобы выяснить, как могла зародиться жизнь на Земле …