Naukowcy znaleźli w północnych Chinach skały liczące 3,95 mld lat. To jedne z najstarszych fragmentów skorupy ziemskiej, jakie kiedykolwiek zbadano. Ich skład sugeruje, że proces podobny do dzisiejszej tektoniki płyt mógł działać już prawie 4 mld lat temu, przynajmniej w jednym rejonie globu.

Rzadkie świadectwo początków planety

Według szacunków Ziemia ma około 4,5 mld lat, ale skały pochodzące z jej najwcześniejszych czasów należą do ogromnych rzadkości. Dlatego każde takie znalezisko budzi duże zainteresowanie. Omawiane skały odkryto w kompleksie Shimen w prowincji Hebei, a do szczegółowych analiz pobrano z nich trzy próbki. Geolodzy poszukiwali w Chinach skał starszych niż 3,8 mld lat od dziesięcioleci.

Jak odczytano wiek i historię skał

Zespołem badaczy kierował Hangqiang Xie z Chińskiej Akademii Nauk Geologicznych w Pekinie. Wiek skał ustalono na podstawie maleńkich kryształów cyrkonu uwięzionych w ich wnętrzu. Zawierają one uran, który w znanym tempie rozpada się na ołów, dzięki czemu działa jak swego rodzaju zegar geologiczny.

Naukowcom zależało jednak na czymś więcej niż samej dacie. Chcieli dowiedzieć się, jak skały powstały i jakie procesy zachodziły na Ziemi blisko 4 mld lat temu. Zbadali więc skład chemiczny, w tym różne formy tlenu i hafnu w kryształach cyrkonu, a do odtworzenia warunków powstania skał użyli modeli komputerowych.

Zanurzenie na ponad 50 kilometrów

Wyniki opublikowane w czasopiśmie „Nature” pokazują, że materiał, z którego powstały skały, pierwotnie miał kontakt z wodą na powierzchni Ziemi lub blisko niej. Modele wskazują, że został następnie przeniesiony na głębokość ponad 50 km. Wysoka temperatura i ciśnienie doprowadziły tam do jego częściowego stopienia.

Autorzy badania uważają, że mogło do tego dojść w wyniku subdukcji, czyli wsuwania się jednego fragmentu skorupy pod drugi. W swojej pracy opisują to jako przejściowe, krótkotrwałe zdarzenie subdukcyjne, które pozwoliło na szybkie pogrzebanie materiału.

Analiza izotopów hafnu w cyrkonach sugeruje ponadto, że oddzielanie materiału z płaszcza Ziemi i tworzenie z niego nowej skorupy rozpoczęło się ponad 4,3 mld lat temu. To setki milionów lat przed powstaniem skał z Chin. Wynika z tego, że skorupa ziemska ewoluowała bardzo wcześnie w historii planety.

Co to oznacza w praktyce

Dla czytelnika w Polsce odkrycie nie ma bezpośrednich konsekwencji i nie dotyczy ani krajowych złóż, ani żadnych zagrożeń. To wiedza podstawowa o tym, jak kształtowała się planeta, na której żyjemy. Warto też zachować ostrożność w interpretacji: wyniki wskazują na proces podobny do tektoniki płyt w jednym miejscu, ale nie dowodzą, że cała Ziemia funkcjonowała wtedy tak jak dziś. Pytanie, kiedy dokładnie zaczęły się ruchy płyt, pozostaje przedmiotem badań.

• Wiek skał: 3,95 mld lat.
• Miejsce: kompleks Shimen w prowincji Hebei, północne Chiny.
• Głębokość zanurzenia materiału: ponad 50 km.
• Początek tworzenia nowej skorupy z płaszcza: ponad 4,3 mld lat temu.

Metoda datowania oparta na rozpadzie uranu w cyrkonach należy do podstawowych narzędzi geologów na całym świecie. Takie badania pozwalają odtwarzać historię Ziemi z zachowanych, bardzo nielicznych śladów.

Źródło: Phys.org – „Some of the oldest rocks ever discovered shed light on Earth’s early history”