Согласно новому исследованию пресная вода впервые появилась на поверхности Земли около 4 миллиардов лет назад, то есть на целых 500 миллионов лет раньше, чем считалось ранее.
Группа исследователей из Австралии и Китая использовала изотопы кислорода, заключенные в древних минералах, чтобы определить, когда на коже нашей новорождённой планеты появились первые признаки пресной воды.
Джек-Хиллз в Западной Австралии хранит самый древний из сохранившихся материалов земной коры. В течение 4,4 миллиардов лет первичные минералы оставались относительно неизменными под воздействием тепла и давления. В наши дни сухой, красный, пыльный ландшафт не получает много воды, но ученые нашли доказательства древнейших дождей Земли, запертых внутри кристаллов циркона Гадея. Это сильно меняет то, как мы понимаем гидрологическую историю планеты.
Изучая возраст и изотопы кислорода в крошечных кристаллах циркона, учёные обнаружили необычно легкие следы изотопов, возрастом четыре миллиарда лет. Учёные использовали масс-спектрометрию вторичных ионов, чтобы проанализировать крошечные зерна циркона и определить, какие изотопы кислорода присутствовали в магме, из которой образовались кристаллы.
Цирконы Джек-Хиллз имели чрезвычайно легкий изотопный состав, возможный только в том случае, если они образовались под мантией, а также подверглись воздействию пресной воды – особенно метеорной воды, недавно упавшей с неба. Таким образом изотопы, запертые внутри этих кристаллов, могут быть свидетельствами первых дождей Земли, проникающих вглубь ее недавно затвердевшей коры.
Такие легкие изотопы кислорода обычно возникают в результате воздействия горячей пресной воды на горные породы на несколько километров ниже поверхности Земли. Свидетельства наличия пресной воды так глубоко внутри Земли бросают вызов существующей теории о том, что Земля была полностью покрыта океаном четыре миллиарда лет назад.
Ученые отмечают, что это исследование имеет значение для многих областей науки. Это открытие не только проливает свет на раннюю историю Земли, но также предполагает, что массивы суши и пресная вода подготовили почву для процветания жизни в относительно короткие сроки – менее чем через 600 миллионов лет после образования планеты.
Ранее считалось, что в то время кора была погружена под океан. Некоторые из самых ранних наземных форм жизни — это микробные рифы возрастом 3,48 миллиарда лет, известные как строматолиты. Из обнаружили чуть более чем в 800 километрах к северу от Джек-Хиллз, в кратоне Пилбара. Но это новое исследование предполагает, что суша, резервуары с пресной водой, круговорот воды и, возможно, даже жизнь на Земле возникли гораздо раньше, чем мы думали. Это также подтверждает теорию «холодной ранней Земли», описанную геоученым из Университета Висконсин-Мэдисон Джоном Вэлли, чья статья 2014 года назвала гадейские цирконы старейшим материалом Земли.
Теория предполагает, что вскоре после того, как море расплавленной породы планеты превратилось в кору, Земля стала достаточно прохладной, чтобы принять жидкую воду, океаны и гидросферу. Результаты знаменуют собой значительный шаг вперед в нашем понимании ранней истории Земли и открывают двери для дальнейших исследований происхождения жизни.