Tyrimas rodo, kad gėlas vanduo ir pagrindinės gyvybės sąlygos Žemėje atsirado puse milijardo metų anksčiau, nei manyta | Ophthacare

Tyrimas rodo, kad gėlas vanduo ir pagrindinės gyvybės sąlygos Žemėje atsirado puse milijardo metų anksčiau, nei manyta

Šis straipsnis buvo peržiūrėtas pagal Science X’s redakcinis procesas
ir politika.
Redaktoriai pabrėžė šias ypatybes ir tuo pačiu užtikrino turinio patikimumą:

patikrinta faktais

recenzuojamas leidinys

patikimas šaltinis

parašė tyrėjas (-ai)

korektūros


Kreditas: cirkonio kristalas po mikroskopu. Hugo Olierookas / Curtino universitetas

× Uždaryti


Kreditas: cirkonio kristalas po mikroskopu. Hugo Olierookas / Curtino universitetas

Kad planetoje prasidėtų gyvybė, mums reikia dviejų ingredientų: sausos žemės ir (gėlo) vandens. Griežtai kalbant, vanduo nebūtinai turi būti gėlas, bet gėlo vandens gali būti tik sausoje žemėje.

Tik įvykdę šias dvi sąlygas, gyvybės statybinius blokus, aminorūgštis ir nukleino rūgštis, galite paversti apčiuopiama bakterijų gyvybe, kuri skelbia evoliucijos ciklo pradžią.

Seniausia gyvybė Žemėje liko mūsų suskaidytoje uolienų plokštėje yra 3,5 milijardo metųkai kurie cheminiai duomenys rodo, kad tai netgi gali būti net 3,8 milijardo metų. Mokslininkai iškėlė hipotezę, kad gyvenimas gali būti dar senesnis, bet mes neturime duomenų, kad taip būtų.

Mūsų naujas tyrimas paskelbta m Gamtos geomokslai pateikia pirmuosius gėlo vandens ir sausos žemės įrodymus Žemėje prieš 4 milijardus metų. Žinojimas, kada gyvybės lopšys – vanduo ir žemė – pirmą kartą pasirodė Žemėje, galiausiai suteikia užuominų apie tai, kaip mes atsiradome.

Vanduo ir žemė: gyvenimo esmė

Įsivaizduokite, kad įlipote į laiko mašiną ir grįžote 4 milijardus metų atgal. Kai ciferblatai sustoja, žiūrite į lauką ir matote aplinkui didelį vandenyną. Ne mėlyna, kaip žinote, o ruda su geležimi ir kitais ištirpusiais mineralais. Pažvelgi į dangų ir jis yra tamsiai oranžinis, su anglies dvideginio smogu ir reguliariais meteorų blyksniais. Nesvetingas visam gyvenimui.

Taip, mokslininkų nuomone, Žemė atrodė prieš 4 milijardus metų. Bet ar pavyko?

Lygiai taip pat, kai atsisakote visos gyvenimo vilties, matote ją horizonte: žemę. Kai įjungiate laiko mašiną į kelionės režimą, nuskrendate į šį iškilusios uolos lopinėlį ir nusileidžiate.

Greitai supranti, kad patekai į vulkaninę salą, kurios šonus sviedžia lava. Bet jūs taip pat jaučiate lietaus lašus ant nosies ir matote, kad vanduo kaupiasi mažuose telkiniuose ugnikalnio apačioje. Atsargiai sukiši rankas ir ragauji… šviežia. Pirmieji įrodymai, kad Žemėje buvo gėlo vandens mažiausiai prieš 4 milijardus metų.

Gėlas vanduo ir iškilusi žemė eina koja kojon. Jei visa žemė yra po vandeniu, galite turėti tik sūrų jūros vandenį. Taip yra todėl, kad sūrus vanduo nori prasiskverbti po žeme – reiškinys vadinamas jūros vandens įsiskverbimu.

Taigi, jei radote gėlo vandens, turite turėti sausą žemę ir pakankamai didelį jos plotą.

Kaip mes žinome, kad ankstyvojoje Žemėje buvo gėlo vandens ir žemės?

Gėlas vanduo labai skiriasi nuo jūros vandens. Žinoma, galite pasakyti, bet kaip žinoti, ar vienas ar abu buvo Žemėje, jei iš tikrųjų negalite grįžti atgal laiko mašina?

Atsakymas yra toje laiko kapsulėje išsaugotuose uolienų įrašuose ir cheminiuose signaluose. Žemei kiek daugiau nei 4,5 milijardo metų, o seniausios mokslininkų nustatytos uolienos yra tik šiek tiek senesnės nei 4 milijardai metų.

Norėdami iš tikrųjų suprasti mūsų planetą per pirmuosius 500 milijonų metų, turime kreiptis į kristalus, kurie kažkada atsirado iš senesnių uolienų ir galiausiai nusėdo jaunesnėse uolienose.

Skirtingai nuo uolų, seniausi išlikę kristalai datuojami net 4,4 milijardo metų. Ir didžioji dalis šių itin senų kristalų yra iš vienos vietos Žemėje: Džeko kalvų Vakarų Australijos vidurio vakaruose.

Būtent čia mes ir nuėjome. Datavome daugiau nei tūkstančiui mineralo, vadinamo cirkoniu, garsėjančio ypatingu atsparumu atmosferos poveikiui ir pokyčiams, kristalų.

Tai gana svarbu, nes daugelis vėlesnių procesų per milijardus metų gali ištrinti pirminį cheminį signalą, kai kristalai susiformavo pirmą kartą. Daugumą kitų rūšių mineralų pakeisti daug lengviau – tai procesas, kuris ištrintų jų pradinę chemiją ir nesuteiktų jokių užuominų apie gilią Žemės praeitį.

Tikrai seni grūdai

Mūsų darbas rodo, kad apie 10% visų mūsų analizuotų kristalų buvo senesni nei 4 milijardai metų. Tai gali atrodyti maža, tačiau tai yra didžiulis supersenų grūdų kiekis, palyginti su kitomis pasaulio vietomis.

Kad išsiaiškintume, ar šie grūdai turi gėlo vandens rekordą, naudojome nedidelius jonų pluoštus ant šių pasenusių cirkonio grūdelių, kad išmatuotų sunkesnio ir lengvesnio deguonies santykį. Manoma, kad šis santykis, žinomas kaip deguonies izotopų santykis, jūros vandeniui yra beveik pastovus, o gėlo vandens – daug lengvesnis.

Stebina tai, kad nedidelė cirkonio kristalų dalis prieš 4 milijardus metų turėjo labai lengvą požymį, kuris galėjo susidaryti tik sąveikaujant gėlam vandeniui ir uolienoms.

Cirkonas itin atsparus pokyčiams. Kad Džeko Hilso cirkonis įgytų šį lengvą deguonies požymį, gėlo vandens pakeista uoliena turėjo ištirpti ir vėl sukietėti, kad mūsų cirkoniui būtų suteiktas šviesus deguonies izotopinis ženklas.

Taigi gėlo vandens Žemėje turėjo būti prieš 4 milijardus metų.

Ar gyvybė taip pat prasidėjo taip anksti Žemės istorijoje, kol kas negalime būti visiškai tikri. Bet bent jau mes radome įrodymų, kad gyvybės lopšys Žemėje buvo prieš 4 milijardus metų – ypač ankstyvoje mūsų planetos 4,5 milijardo metų istorijoje.

Daugiau informacijos:
Hamedas Gamaleldienas ir kt., Žemės hidrologinio ciklo pradžia prieš keturis milijardus metų ar anksčiau, Gamtos geomokslai (2024). DOI: 10.1038/s41561-024-01450-0

Žurnalo informacija:
Gamtos geomokslai


Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *