Uit de oudste kristallen ter wereld blijkt dat er 4 miljard jaar geleden op aarde regen en oceanen waren

Uit een nieuwe studie blijkt dat de oudste kristallen ter wereld tekenen vertonen van blootstelling aan zoet en zout water tijdens hun vorming. Dit suggereert dat de zeer vroege aarde oceanen en land had waarop regenwater zich kon verzamelen. Hoewel het in veel opzichten een hel is, duidt het op het bestaan ​​van een planeet die meer lijkt op de planeet die we vandaag de dag kennen dan op iets anders in het zonnestelsel, en wijst het op mogelijkheden voor het leven om te evolueren.

De meeste sporen van de vroege aarde zijn al lang geleden door de mantel gerecycled, waardoor er niets meer te onderzoeken valt. Het Jack Hills-gebergte in West-Australië bevat zirkoonkristallen die tot 4,4 miljard jaar oud kunnen zijn. Ze zijn klein van formaat, ingebed in jonger sedimentair gesteente, maar het zijn de oudste mineralen op aarde en geven belangrijke aanwijzingen over de toestand van de aarde toen ze ontstonden.

Bij veel zirkonen is te zien dat ze zich in water hebben gevormd, en het type zuurstof daarin onthult de aard van het water. De oceanen bevatten water dat voornamelijk bestaat uit zuurstof-16-atomen, maar ook uit enkele zuurstof-18-atomen. “Als water verdampt, verdampt er meer zuurstof.” Dr. Hugo Ollerock Het is gemakkelijker voor lichtere moleculen om te ontsnappen, vertelde Curtin University aan IFLScience. “De temperaturen worden grotendeels gecontroleerd, en hoe dichter je bij de polen komt, het wordt lichter.” Wanneer verdampte deeltjes als regen vallen, verminderen de resulterende meren de beschikbaarheid van zuurstof18.

Miljarden jaren later maakte Ollerok deel uit van een team dat het type water waarin zirkoon wordt gevormd afleest aan de hand van de isotopenverhouding. De overgrote meerderheid van de Jack Hills-zirkonen die het team bestudeerde, ontstonden in de aarde, zonder enige blootstelling aan water, of onder de oceaan. Een klein deel heeft echter isotopische waarden die consistent zijn met de vorming in regenwater. Het is vermeldenswaard dat al deze elementen in het bestudeerde monster teruggaan tot twee tijdsperioden: een smal bereik van ongeveer 3,4 miljard jaar geleden, en van 3,9 tot 4,02 miljard jaar geleden.

Voorheen stamde het oudste geologische bewijs van de watercyclus van 3,2 miljard jaar geleden. Geologen waren ervan overtuigd dat de cyclus al lang daarvoor begon, maar ze konden niet weten hoe lang daarvoor.

“Rond 2000 was de grote theorie dat de aarde vier miljard jaar geleden volledig droog was,” vertelde Ollerok aan IFLScience. “Het landschap was verlaten, de lucht was oranje en het land was bruin. In 2001 werd bewijs gevonden van water van meer dan 4 miljard jaar geleden. We kenden de compositie niet, maar het was dramatisch genoeg om het paradigma te veranderen. Dit veroorzaakte een ommekeer. Compleet, aangezien de algemene veronderstelling was dat de hele aarde destijds waarschijnlijk bedekt was door een mondiale oceaan, met hooguit kleine eilandjes zichtbaar.

Uit het werk van Ollerok en zijn collega’s blijkt echter dat er in die tijd een land moet zijn geweest waar zich zoetwatermeren konden vormen, anders zou alle regen zich met zeewater hebben vermengd zonder de isotopenverhouding te veranderen.

Het feit dat zirkoon zeldzaam is in zoet water kan erop wijzen dat dit land niet bijzonder overvloedig aanwezig was, maar dat vertelt slechts het verhaal voor één plek op de wereld. “Ongeveer 5 tot 10 procent van de zirkonen die in de Jack Hills worden gevonden, zijn 4 miljard jaar of ouder. Het op een na hoogste percentage elders is één op de 10.000”, vertelde Ollerok aan IFLScience. Dit “vertekent ons begrip van de vroege aarde”, klaagde hij. Mogelijk waren er in die tijd, een halve wereld verderop, grote droge gebieden, die sindsdien door de mantel zijn gerecycled.

De afwezigheid van zirkoon in zoet water 4,1 miljard jaar geleden, of tussen de twee perioden, bewijst ook niet dat de aarde in die tijd niet bestond. Het kan eenvoudigweg ontbreken in de beperkte steekproef waarmee het team moest werken.

Het debat gaat verder over de vraag of het leven is ontstaan ​​rond hydrothermale ventilatieopeningen op de oceaanbodem, of in een ‘klein warm zwembad’, zoals Darwin suggereerde. Dit werk laat zien dat beide te vroeg aanwezig waren om beide opties mogelijk te maken.

Het onderzoek is gepubliceerd in Natuurlijke aardwetenschappen.