Неизвестная глава истории: идентифицированы древнейшие горные породы Земли

Новые исследования показывают, что в этом геологическом месте находятся древнейшие из известных сохранившихся фрагментов земной коры, датируемые 4,16 миллиарда лет назад. Это единственная горная порода, которая, как установлено, относится к первому из четырех геологических периодов в истории нашей планеты: хадейскому, который начался 4,6 миллиарда лет назад, когда мир был жарким, неспокойным и напоминал ад.

“Горные породы - это книги для геологов... Зеленокаменный пояс Нуввуагиттук займет, по крайней мере, одну страницу в этой книге, вот почему это так важно”, - сказал геолог Джонатан О'Нил, автор исследования, опубликованного в журнале Science.

Различные исследовательские группы несколько раз датировали зеленокаменный пояс Нуввуагиттук, и результаты их исследований сильно расходились, рассказывает CNN. Большинство ученых сходятся во мнении, что возраст породы составляет по меньшей мере 3,75 миллиарда лет, но это не делает ее старейшей на Земле.

Гнейсовый комплекс Акаста, группа горных пород, обнажившихся вдоль берега реки почти в 300 километрах к северу от Йеллоунайфа, на северо-западе Канады, считается старейшим геологическим образованием планеты. Возраст этих пород однозначно составляет 4,03 миллиарда лет, что отмечает границу между эпохой Хадея и следующей главой в истории Земли - археем. (На планете есть более древние породы — но не с самой планеты, — которые не являются предметом обсуждения: возраст некоторых метеоритов составляет 4,5 миллиарда лет, отмечает CNN.)

В противоречивой статье 2008 года, опубликованной в соавторстве с О'Нилом, который изучал это место с тех пор, как был докторантом, утверждалось, что возраст зеленокаменного пояса Нуввуагиттук составляет 4,3 миллиарда лет; однако другие геологи оспаривали ограниченность методов датирования и то, как интерпретировались данные. В этой последней статье О'Нил, ныне доцент кафедры наук о земле и окружающей среде Оттавского университета, стремится доказать неправоту своих критиков.

Датирование горных пород предполагает использование радиометрических методов, которые используют естественный и самопроизвольный радиоактивный распад определенных элементов в породе, который действует как своего рода часы.

О'Нил использует аналогию с песочными часами: представьте, что вы считаете песчинки вверху (радиоактивные элементы) и внизу (элементы, образующиеся в результате радиоактивного распада). Знание скорости движения песчинок (которая отражает скорость распада) позволяет ученым датировать горные породы. Некоторые из этих радиометрических часов надежны и могут выдерживать высокие температуры и давление, которым земная кора подвергалась на протяжении веков, в то время как другие в большей степени подвержены этим процессам.

Самый простой способ датировать очень старые горные породы - это использовать очень твердый минерал, известный как циркон. Эти крошечные кристаллы содержат в своей структуре немного урана, и исследователи могут точно определить их возраст, измерив радиоактивный распад атомов урана, которые с известной скоростью превращаются в свинец.

Однако зеленокаменный пояс Нуввуагиттук, который был нанесен на карту после геологических исследований в 1960—х годах, но впервые привлек внимание ученых в начале 2000—х, содержит очень мало пород, содержащих циркон, поскольку они редко встречаются в образцах с более низким содержанием кремния, в том числе в тех, которые когда-то были древней океанической корой.

“Мы пытались найти цирконы. Их там просто нет, или они образовались позже в процессе метаморфизма или варки горных пород”, - сказал О'Нил. Метаморфическая порода - это та, которая была преобразована под воздействием тепла, давления или других природных сил.

Вместо этого, для нового исследования О'Нил обратился к редкоземельному элементу самарию, который распадается на элемент неодим. Этот метод использовался для датировки метеоритов, поскольку эти элементы были активны только более 4 миллиардов лет назад.

“Спор о возрасте заключается в том, что некоторые люди считают, что часы, которыми мы пользуемся, неисправны или на них повлияли другие геологические процессы, - сказал он. – Это спор о том, что именно мы измеряем во времени, потому что мы не можем использовать циркон, а некоторых людей в моей области убедил бы только циркон”.

О'Нил сказал, что этот метод был полезен в данном случае, потому что с его помощью можно измерить распад двух вариантов, или изотопов, самария на два различных изотопа неодима. В последней работе основное внимание уделялось определенному типу древних метаморфических пород — метагабброидным интрузиям, — образцы которых были взяты в пределах пояса, и две точки данных совпали в одном и том же возрасте: 4,16 миллиарда лет.

Этот возраст, по заключению исследователей, означает, что в зеленокаменном поясе Нуввуагиттук сохранился “по крайней мере небольшой остаток” земной коры, который позволил бы получить бесценную информацию о происхождении Земли и о том, как сформировалась жизнь.

По мнению других ученых, которые не принимали участия в исследовании, пока неясно, станут ли обнажения Нуввуагиттука широко признанными в качестве древнейших горных пород Земли.

Бернард Бурдон, геохимик из Лионской геологической лаборатории во Франции, который ранее оспаривал самые ранние даты появления зеленокаменного пояса Нуввуагиттук, опубликованные О'Нилом, сказал, что его “больше убедила” последняя работа, и она была “значительно улучшена” предыдущими исследованиями.

По словам Хьюго Олирука, геолога и старшего научного сотрудника Университета Кертина в Австралии, возраст камней “остается неразгаданной тайной”: “В отсутствие ”простых" минералов на сегодняшний день они обратились к цельным породам, что чревато проблемами, поскольку образцы цельных пород содержат множество минералов".

“Достаточно изменить один из этих минералов и ”обнулить" его возраст, чтобы весь карточный домик рухнул", - добавил он, отметив, что очень высокие и низкие температуры могут естественным образом изменить возраст кристаллизации минералов в породе.

По словам Джесси Рейминка, профессора геологии Руди Л. Слингерленда, начинающего карьеру в Пенсильванском государственном университете, очень мало что можно сказать однозначно, когда имеешь дело с горными породами и минералами, которые имеют сложную геологическую историю, охватывающую более 4 миллиардов лет.

“Даже если этим породам "всего" 3,8 миллиарда лет, удивительно, что они сохранились. Эта текущая работа представляет более убедительные данные, подтверждающие возраст 4,15 миллиарда лет назад, чем те, которые были получены ранее, и которые уже были убедительными, - подчеркивает ученый. – Временные рамки настолько велики, а история этих пород и минералов настолько запутана, что получение какой-либо первичной информации из них вообще довольно удивительно”.