На заре своей жизни Земля не была спокойной, голубой точкой с мягким ветром и дождём, а представляла собой раскалённый, бурлящий шар, на поверхности которого вечные реки лавы сменялись корой, то ломавшейся, то вновь зарастающей; в ту эпоху, когда космические объекты ещё свободно шли по своим орбитам и встречи между ними решали судьбы планет, одна из таких судьбоносных стычек — гипотетическое и широко обсуждаемое столкновение с объектом, которого называют Тейя, — изменила всё в одном ударе. Молодую планету словно встряхнули, часть её расплавилась и вспыхнула крупными волнами выброшенного материала, часть оказалась выброшенной на орбиту, где позже, по большинству теорий, собралась в наш спутник; и многие учёные полагали, что в этом катаклизме были уничтожены все следы «прото-Земли», то есть тех самых первичных геохимических отпечатков, которые могли бы рассказать, какой была наша планета до столкновения, — представление, похожее на идею о том, что сильный ластик полностью стирает любую древнюю надпись, оставляя ровную белую бумагу.
Новая работа команды из Массачусетского технологического института, возглавляемой Николь Не, предлагает иной сценарий: в некоторых породах, возраст которых исчисляется самыми древними страницами геологической истории — в образцах, собранных на Канадском щите, в Гренландии, в Южной Африке, а также в породах, извергаемых современными островными вулканами вроде Рeюньона и Гавайев, — учёные обнаружили необычную «химическую подпись», выражающуюся в аномально низком содержании радиоактивного изотопа калия-40 по отношению к основным стабильным изотопам калия, и эта аномалия, как считают авторы исследования, может означать, что кусочки древней, ещё не перемешанной ударом материи прото-Земли сохранились под нашими ногами вопреки ожиданиям о полном обновлении состава мантии.
Чтобы получить этот результат, исследователи провели аккуратную и деликатную работу в лаборатории: горные породы тонко измельчали до порошка, растворяли в кислоте, отделяли фракции, содержащие калий, и затем с помощью сверхточной массовой спектрометрии измеряли малейшие различия в соотношениях калия-39, калия-40 и калия-41, причём внимание уделялось не просто абсолютному содержанию калия, а именно относительным отношениям, которые действуют как геохимические отпечатки времени и происхождения. Параллельно с этим группа провела компьютерные моделирования динамики аккреции, дифференциации и ударных событий, что позволило оценить, как мог изменяться процент калия-40 в мантии под действием больших столкновений и последующей геологической перемешивающей активности, и именно сочетание лабораторных измерений и моделирования породило картину, где древние образцы демонстрируют статистически значимое уменьшение доли калия-40 по сравнению с ожидаемыми «современными» значениями.
Значение открытия легко переоценивается в утрированных формулировках, но его реальная ценность заключается в том, что мы получили не просто очередную любопытную цифру, а возможное окно в состояние Земли до глобального перераспределения элементов: калий-40, будучи радиоактивным, влияет на внутреннее тепловое поле планеты, и различия в его концентрации могут означать, что ранняя мантия и корка росли и эволюционировали в иное тепловое и химическое окружение, чем тот, который сформировался позднее; если оказавшиеся в наших руках образцы действительно представляют фрагменты прото-Земли, то это даёт шанс посягнуть на ответы о том, как формировались ранние океаны и атмосфера, как менялась внутренняя конвекция мантии и как в целом была организована химическая алгебра, работающая в глубинах планеты.
При этом следует сохранять научную скромность: альтернативные объяснения всё ещё возможны — локальные процессы дегазации, поздние добавления материала с другими изотопными соотношениями, или просто ещё не учтённые эффекты при выделении проб — и потому необходимость повторных измерений, расширения географического охвата и применения независимых изотопных маркеров остаётся открытой задачей, которую авторы исследования, вероятно, и сами уже планируют. Тем не менее, сама идея о том, что кусочки древней Земли, пережившие катастрофическое столкновение, прячутся в архейских породах и время от времени выбрасываются на поверхность современными вулканами, превращает привычную картину ранней планетарной эволюции из монолитного «до и после» в более сложную мозаику, где прошлое и настоящее переплетены в отдельных фрагментах мантии, и это даёт нам не только новые гипотезы для тестирования, но и яркую возможность переосмыслить, каким был мир, когда в нём ещё не было ни жизни в её современной форме, ни привычных континентов, зато была беспощадная физика столкновений и глубокая химия первичных материалов.