Δευτέρα, 24 Φεβρουαρίου 2014

Το αρχαιότερο κομμάτι της Γης. Confirmed: Oldest Fragment of Early Earth is 4.4 Billion Years Old

Ο κρύσταλλος ζιρκονίου που έχει ηλικία 4,4 δισ. ετών και είναι το αρχαιότερο υλικό που έχει εντοπιστεί μέχρι σήμερα στη Γη. Cathodoluminescence image of a 400-μm Jack Hills zircon. Credit: John Valley, University of Wisconsin

Ομάδα ερευνητών στις ΗΠΑ χρονολόγησε έναν πανάρχαιο κρύσταλλο ο οποίος, όπως αποδείχθηκε, είναι το αρχαιότερο υλικό που έχει εντοπιστεί μέχρι σήμερα στον πλανήτη μας. Πρόκειται για έναν κρύσταλλο ζιρκονίου που έχει ηλικία 4,4 δισ. ετών. Η ανακάλυψη προσφέρει νέα πολύτιμα στοιχεία για τον σχηματισμό της Γης, τις πρώιμες φάσεις εξέλιξής της ακόμη και για την εμφάνιση της ζωής.

Αρχέγονο

Jack Hills, Australia, where rocks were found to contain the oldest known minerals on Earth, a 4.4 billion-year-old zircon. Credit: John Valley, University of Wisconsin

Σύμφωνα με την κρατούσα θεωρία η Γη σχηματίστηκε πριν από 4,54 δισ. έτη και ήταν αρχικά μια πύρινη σφαίρα λιωμένων πετρωμάτων η οποία προοδευτικά άρχισε να ψύχεται και να στερεοποιείται. Έχουν εντοπιστεί σε διάφορες περιοχές του πλανήτη ορισμένα υλικά από την πρώιμη Γη. Τέτοια υλικά είναι μικροί κρύσταλλοι ζιρκονίου που εντοπίστηκαν στην Αυστραλία. Οι επιστήμονες γνώριζαν ότι οι κρύσταλλοι αυτοί είναι πανάρχαιοι αλλά δεν είχε γίνει μια ακριβής χρονολόγησή τους.

Ερευνητές με επικεφαλής τον Τζον Βάλει, καθηγητή γεωχημείας στο Πανεπιστήμιο του Ουισκόνσιν, χρησιμοποίησαν έναν συνδυασμό νέων και παλαιότερων τεχνικών για να χρονολογήσουν έναν από αυτούς τους κρυστάλλους. Χρησιμοποίησαν μια νέα μέθοδο τομογραφίας σε ατομική κλίμακα σε συνδυασμό με πιο παραδοσιακές μεθόδους φασματομετρίας μάζας και χρονολόγησης με ραδιενεργό ουράνιο. Οπως διαπιστώθηκε, ο κρύσταλλος έχει ηλικία 4,4 δισ. ετών και είναι ένα απομεινάρι του πρώτου φλοιού που δημιουργήθηκε στη Γη.

Το ζιρκόνιο

Cathodoluminescence image of a 400-μm zircon and the 3-D map made by atom-probe tomography of a group of ~10-nm clusters of radiogenic atoms of lead. Credit: John Valley, University of Wisconsin

Το ζιρκόνιο είναι νησοπυριτικό ορυκτό του ομώνυμου μετάλλου. Σχηματίζει μεταμεικτικές φάσεις, κυρίως με μέταλλα των σπανίων γαιών. Το καθαρό ζιρκόνιο δεν είναι ραδιενεργό, δεν φθορίζει, δεν διαθέτει φωσφορισμό και είναι έντονα διπλοθλαστικό. Αν και είναι ευρύτατα διαδεδομένο, ως συνοδό ευρέως απαντώντων πετρωμάτων, οι καλοσχηματισμένοι κρύσταλλοι είναι σπάνιοι. Η άχρωμη παραλλαγή του μοιάζει πολύ με το διαμάντι, με το οποίο συχνά συγχέεται, ξεχωρίζοντας μόνον από τη σκληρότητά του. Οι διαφανείς παραλλαγές του χρησιμοποιούνται ως πολύτιμοι λίθοι, π.χ. το πορτοκαλέρυθρο διαφανές ζιρκόνιο, επονομαζόμενο και «υάκινθος» (hyacinth), το άχρωμο, (αποκαλείται «Jarcon») ή το μπλε (αποκαλείται «Starlite»).

Η ζωή

Timeline showing major events in Earth history. Credit: Andrée Valley, University of Wisconsin

Η χρονολόγηση του κρυστάλλου δεν έχει αξία μόνο για το… ρεκόρ του πράγματος, για τον εντοπισμό δηλαδή του αρχαιότερου υλικού της Γης αλλά για πολύ πιο ενδιαφέροντες και σημαντικούς λόγους. Με βάση τα νέα ευρήματα οι ερευνητές διατυπώνουν μια νέα θεωρία για τον σχηματισμό και την εξέλιξη της Γης. Όπως υποστηρίζουν, η Γη έγινε φιλόξενη για τη ζωή πολύ νωρίτερα από όσο πιστεύαμε και η εμφάνιση της ζωής είναι πιθανό να έγινε πολύ γρήγορα, λίγο μετά τη γέννηση του πλανήτη μας. Οι ερευνητές εκτιμούν ότι η Γη χρειάστηκε μόλις 200 εκατομμύρια έτη από τον σχηματισμό της για να «κρυώσει» και να ανοίξει ο δρόμος για την εμφάνιση του νερού και στη συνέχεια της ζωής.

Οι επιστήμονες συμφωνούν ότι η Γη σχηματίστηκε πριν από περίπου 4,5 δισ. έτη και πιθανολογούν ότι πριν από 4,4 δισ. έτη είχε δημιουργηθεί ο πρώτος φλοιός. Πιστεύουν επίσης ότι πριν από 4,3 δισ. έτη στη νεαρή Γη υπήρχαν όλες οι προϋποθέσεις για την ύπαρξη ωκεανών οπότε δεν αποκλείεται την ίδια περίοδο να έκαναν την εμφάνισή τους και οι πρώτες μικροβιακές μορφές ζωής. Προηγούμενες μελέτες έχουν οριοθετήσει την εμφάνιση των πρώτων μορφών ζωής στη Γη σε ένα διάστημα 500-900 εκατομμυρίων ετών μετά τον σχηματισμό της. Η νέα μελέτη που δημοσιεύεται στην επιθεώρηση «Nature Geoscience» κάνει λόγο για (πιθανή) εμφάνιση της ζωής μόλις 200 εκ. έτη μετά τον σχηματισμό του πλανήτη μας.