Американские геологи, изучавшие минерал циркон, доказали, что континенты и жидкая вода появились на Земле около 4,2 миллионов лет назад - намного раньше, чем считалось раньше. Минерал также "рассказал" ученым, что в те времена наша планета отличалась крайне суровыми погодными условиями. Работа геологов опубликована в журнале Earth and Planetary Science Letters.
Циркон является одним из древнейших минералов на Земле. Циркон - или силикат циркония - имеет магматическое происхождение. Считается, что он образовался около 4,4 миллиарда лет назад - когда возраст Земли составлял 150 миллионов лет. Прочная кристаллическая решетка минерала позволяет ему выдерживать самые жесткие воздействия. Именно поэтому геологи используют его для определения возраста древних формаций.
Геологи из Университета Висконсина-Мэдисона воспользовались цирконовыми "часами", чтобы выяснить, почему на Земле не обнаружено скал, возраст которых превышал бы четыре миллиарда лет. Согласно наиболее распространенной точке зрения, до этого времени планета представляла собой раскаленный океан из магмы, в котором не могли образоваться скалы. Кроме того, считалось, что их зачатки разрушались мощной метеоритной бомбардировкой, - в этот период на Земле наблюдалась очень сильная метеоритная активность.
В данном случае ученых интересовал изотопный состав атомов лития, вкрапления которого были обнаружены в кристаллах циркона, добытых в австралийском горном массиве Джек Хиллс (Jack Hills), - участке нетронутой древней Земли. Сравнивая соотношение тяжелых и легких изотопов лития в цирконе из Джек Хиллс с его соотношением в континентальной коре и скалах, ученые надеялись определить возраст древних формаций и условия, в которых они существовали.
В своей работе исследователи воспользовались ионным микрозондом (ion microprobe) с высокой разрешающей способностью. Дело в том, что большинство кристаллов циркона имеют микроскопические размеры и их очень сложно проанализировать обычными методами. Ионный микрозонд посылает точно сфокусированный поток ионов, который выбивает атомы с интересующей ученых поверхности минерала. На следующей стадии эксперимента выбитые атомы анализируются на масс-спектрометре.
Полученные учеными данные показали, что к моменту образования циркона из Джек Хиллс на юной планете уже присутствовали зачатки континентов, а также жидкая вода. Следовательно, температура на Земле в это время - около 4,3 миллиарда лет назад - была относительно невысокой. Низкое содержание тяжелых изотопов лития в образцах свидетельствовало о том, что условия на планете были весьма жесткими. Таким образом, скалы, сформировавшиеся раньше четырех миллиардов лет назад, были разрушены древней непогодой.
Один из авторов работы, Андреэ Вэлли (Andree Valley), предполагает, что причиной исчезновения скал мог быть кислотный дождь. Углекислый газ из атмосферы, растворяясь в воде, образовывал уксусную кислоту. Считается, что содержание этого газа в атмосфере древней Земли превышал современный более чем в десять тысяч раз. Мощные кислотные дожди, растворившие древние скалы, не смогли разрушить только циркон, благодаря которому ученые смогли восстановить события на древней планете.