Бенджамин Джонсон, один из авторов исследования, осматривает обнажение в районе Панорама, Западная Австралия.
Три миллиарда лет назад Земля была практически лишена суши. Всю ее поверхность покрывал океан. К такому выводу пришли исследователи, проанализировав образцы древней океанической коры. Результаты опубликованы в журнале Nature Geoscience.
Ученые не очень хорошо представляют себе, как выглядел наш мир более трех миллиардов лет назад. На Земле очень мало мест, где сохранились материальные свидетельства — горные породы, — относящиеся к тому времени. Одно из таких мест — кратон Пилбара в Западной Австралии.
Американские ученые из Колорадского университета в Боулдере Бенджамин Джонсон (Benjamin Johnson) и Босуэлл Уинг (Boswell Wing), изучавшие соотношения изотопов кислорода в древних океанических породах района Панорама, расположенного в пределах кратона Пилбара, выяснили, что для этих пород, имеющих возраст 3,24 миллиарда лет, характерны аномально высокие содержания кислорода-18.
Изначально исследователи пытались просто оценить глобальные температуры Земли в тот период, когда, по оценкам ученых, на нашей планете зародилась жизнь, чтобы понять было тогда на планете холоднее или теплее, чем сейчас. Изотопные исследования кислорода могут в этом дать определенную подсказку.
Известно, что более теплая вода содержит большее количество редкого изотопа кислорода-18 по сравнению с обычным кислородом-16, и наоборот. Более легкие молекулы, содержащие кислород-16, проще испаряются, поэтому при росте температур и усилении испарения в воде накапливаются более тяжелые молекулы с кислородом-18.
В районе Панорама сохранились уникальные выходы на поверхность отложений древних глубоководных гидротермальных источников, аналогичных тем, которые сегодня наблюдаются в зонах так называемых "черных курильщиков".
В этих породах, представляющих собой фрагменты древней океанической коры, сохранились жидкие включения, позволяющие геологам реконструировать климат далеких эпох.
"Вокруг нет образцов действительно древней океанской воды, но у нас есть камни, которые взаимодействовали с этой морской водой и помнят об этом взаимодействии", — приводятся в пресс-релизе университета слова одного из авторов исследования Бенджамина Джонсона.
После того, как геологи восстановили температурный профиль региона 3,24 миллиарда лет назад, оказалось, что уровень кислорода-18 в древних породах примерно на 4 процента превышает содержания этого тяжелого изотопа кислорода в современном океане.
"Хотя эти различия в массе кажутся небольшими, они очень чувствительны", — говорит другой автор исследования Босуэлл Уинг.
Чтобы найти объяснение выявленной аномалии, авторы построили компьютерную модель, в которой помимо глобальной температуры учитывалась площадь суши, так как известно, что в результате процессов выветривания часть изотопа кислород-18 осаждается в поверхностных осадочных породах.
Результаты моделирования показали, что такое высокое содержание кислорода-18 в морской воде могло быть только в том случае, если поверхностное выветривание на планете не происходило.
Авторы подчеркивают, что когда они говорят о "водном мире" на Земле в эпоху палеоархея, это не значит, что суши не было совсем. Вполне возможно, что кое-где из воды торчали небольшие микроконтиненты, но процессы выветривания и почвообразования на них отсутствовали.
Предсолярные зерна карбида кремния, обнаруженные в Мурчисонском метеорите, являются звездной пылью, образовавшейся пять-семь миллиардов лет назад.
Полученная информация очень важна с точки зрения установления обстановки, в которой зародилась жизнь. Различные гипотезы связывают ее появление и с "черными курильщиками" на дне океанов, и с периодически пересыхающими пресноводными водоемами. В свете последних данных вторая гипотеза выглядит весьма сомнительной.
"История жизни на Земле отслеживает доступные ниши, — отмечает Уинг. — Если у вас есть водный мир, мир, покрытый океаном, то сухие ниши просто не будут доступны".
