Analiza najstarijih kristala formiranih na Zemlji otkrila je kemijske tragove koji upućuju na to da su kontinenti postojali i tonuli u Zemljin plašt već tijekom hadija, prije više od četiri milijarde godina. Istraživanje koje je predvodio profesor John Valley sa Sveučilišta Wisconsin-Madison sugerira da rani geološki procesi nisu bili uniformni, što bi moglo drastično promijeniti naše razumijevanje izgleda rane Zemlje i proširiti vremenski okvir u kojem se život mogao pojaviti.
Iako su najstarije poznate stijene na Zemlji stare spornih 4,16 milijardi godina, postoje minerali koji su još drevniji. Riječ je o mikroskopskim kristalima poznatim kao cirkoni, koji su bili dio vrlo ranih stijenskih formacija koje su u međuvremenu erodirale; otporni cirkoni jedina su preživjela ostavština tog vremena. Nije poznato koliko su ti cirkoni bili rasprostranjeni tijekom prvih 500 milijuna godina postojanja Zemlje, jer je jedino mjesto gdje su preživjeli 4,4 milijarde godina geološke aktivnosti područje Jack Hills u zapadnoj Australiji.
Iako tako sitni kristali, izdvojeni iz svojih izvornih stijena, ne mogu odgovoriti na sva velika pitanja o tadašnjem svijetu, studija njihove kemije pokazuje da geologija nije svugdje slijedila isti scenarij. Cirkoni zarobljavaju određene elemente dok druge isključuju, a oni koje “uhvate” daju naznake o magmi u kojoj su nastali.
“Oni su malene vremenske kapsule i nose ogromnu količinu informacija”, izjavio je profesor Valley. Njegov tim usporedio je kemijski sastav cirkona iz Jack Hillsa s onima iz pojasa Greenstone u Južnoj Africi, koji su formirani pred kraj hadija, razdoblja koje je završilo prije 4,03 milijarde godina. Dva uzorka imaju dovoljno različite sastave da zahtijevaju objašnjenje, posebno u omjerima niobija prema uraniju te skandija prema iterbiju.
“Ono što smo otkrili u Jack Hillsu jest da većina naših cirkona ne izgleda kao da potječe iz plašta”, objasnio je Valley. “Izgledaju kao kontinentalna kora. Izgledaju kao da su nastali iznad zone subdukcije.” U modernim zonama subdukcije jedna se tektonska ploča podvlači pod drugu, povlačeći materijal duboko u plašt.
Izazov modelu nepomične litosfere
Danas bismo očekivali da se kristali formirani na različitim stranama oceana razlikuju, no to nije slučaj za ranu Zemlju. Smatralo se da je ona bila toliko vruća od bombardiranja svemirskim kamenjem da ju je prekrivao ocean magme. Modeli razvoja takvog planeta tijekom hlađenja općenito predviđaju stvaranje krute ljuske, odnosno režim koji geolozi nazivaju “nepomična litosfera” (eng. stagnant lid). Ti modeli sugeriraju da se tek kasnije ta jedinstvena kora razlomila na tektonske ploče koje su se pomicale jedna naspram druge, gradeći kontinentalnu koru na kojoj živimo.
Jedna je mogućnost da postoji pogreška u analizi jednog skupa kristala, no Valley sumnja u to. “Mislim da su podaci iz Južne Afrike točni, kao i naši podaci”, rekao je. “To znači da Zemlja u hadiju nije bila prekrivena uniformnom, nepomičnom litosferom.”
Druga tijela unutarnjeg Sunčevog sustava, poput Venere i Mjeseca, još uvijek imaju takvu nepomičnu koru. Čak i Io, koji je prepun vulkanske aktivnosti, ima takvu strukturu, što ide u prilog ideji da je i Zemlja nekoć bila takva. Ipak, neki geolozi sumnjaju u tu ideju ili barem smatraju da je takvo stanje završilo mnogo ranije od uobičajenih procjena koje govore o 3,8 milijardi godina. Posljednjih godina dokazi u njihovu korist počeli su se gomilati.
Ovo ne znači da je moderna tektonika ploča već bila u tijeku kada su nastali cirkoni iz Jack Hillsa prije 4,4 milijarde godina. Umjesto toga, Valley i suautori predlažu model u kojem su plaštne perjanice (plumes), slične onima koje pokreću formiranje oceanskih otoka, djelomično rastalile bazu kore, pokrećući proces koji je povlačio stijene s površine prema dolje. Ti površinski materijali bili su bogati vodom koju su donijeli kometi, a ta je voda mijenjala kemiju plašta s kojim se miješala. “Voda uzrokuje taljenje i to stvara granite”, pojasnio je Valley.
Iako su graniti teški u usporedbi s biološkim materijalima, manje su gusti od stijena koje dominiraju oceanskom korom. Ta razlika uzrokuje da kontinenti bogati granitom plutaju iznad morskog dna.
Stabilniji uvjeti za rani život
“Ovo je dokaz za prve kontinente i planinske lance”, rekao je Valley. “To nije tektonika ploča, ali imate površinske stijene koje tonu u plašt. Možemo imati okruženje s nepomičnom litosferom i okruženje slično subdukciji koje djeluje istovremeno, samo na različitim mjestima.”
Čak i najkonzervativniji modeli jedinstvene ploče dopuštaju da dijelovi kore budu povučeni u plašt. Međutim, autori napominju: “Subdukcija je fundamentalno različita od procesa vertikalnog tonjenja kore (sagdukcije) karakterističnog za nepomičnu litosferu.” Kod tog vertikalnog procesa cirkulira samo dno ploče, kojemu nedostaje vode, dok subdukcija uključuje površinske stijene, od kojih su neke hidratizirane.
Neki prijedlozi o podrijetlu života sugeriraju da se on pojavio oko vulkanskih otvora na morskom dnu, dok drugi favoriziraju jezera na vulkanskim otocima. Međutim, ako su u to vrijeme postojali kontinenti, čak i relativno mali, to bi pružilo veće mogućnosti od onih koje nude mali i inherentno nestabilni oceanski otoci.
“Predlažemo da je postojalo oko 800 milijuna godina Zemljine povijesti u kojima je površina bila nastanjiva, ali nemamo fosilne dokaze i ne znamo kada se život prvi put pojavio na Zemlji”, zaključio je Valley.
Ivan je novinar i autor koji piše o znanosti, svemiru i povijesti. Gostuje kao stručni sugovornik na Science Discovery i History Channelu te piše za Večernji list. Osnivač je Kozmos.hr, prvog hrvatskog portala posvećenog popularizaciji znanosti.
