Starożytne diamenty pokazują, że Ziemia była przygotowana na eksplozję życia co najmniej 2,7 miliarda lat temu

Unikalne badanie starożytnych diamentów pokazuje, że podstawowy skład chemiczny atmosfery ziemskiej, który czyni ją odpowiednią do eksplozji życia i różnorodności, został określony co najmniej 2,7 miliarda lat temu. Gazy lotne zachowane w diamentach w starożytnych skałach były obecne w proporcjach podobnych do tych w dzisiejszym płaszczu, co z kolei wskazuje, że w ciągu ostatnich kilku miliardów nie nastąpiła zasadnicza zmiana proporcji substancji lotnych w atmosferze. Pokazuje to, że jeden z podstawowych warunków niezbędnych do podtrzymania życia, obecność życiodajnych pierwiastków w wystarczających ilościach, pojawił się wkrótce po uformowaniu się Ziemi i od tego czasu pozostaje dość stały.

Prezentując pracę na konferencji Goldschmidt Geochemistry, główny badacz dr Michael Broadley powiedział: „Proporcja i skład substancji lotnych w atmosferze odzwierciedla to, co znajduje się w płaszczu, i nie mamy dowodów na znaczące zmiany od czasu powstania tych diamentów 2,7 miliarda lat temu. ”

Substancje lotne, takie jak wodór, azot, neon i związki zawierające węgiel, są lekkimi pierwiastkami chemicznymi i związkami, które można łatwo odparować pod wpływem zmian temperatury lub ciśnienia. Są niezbędne do życia, zwłaszcza węgiel i azot. Nie wszystkie planety są bogate w materię lotną. Ziemia jest bogata w lotność, podobnie jak Wenus, ale Mars i Księżyc straciły większość lotnych w kosmosie. Ogólnie rzecz biorąc, planeta bogata w substancje lotne ma większą szansę na podtrzymanie życia, dlatego większość poszukiwań życia na planetach otaczających odległe gwiazdy (egzoplanety) skupiała się na poszukiwaniu substancji lotnych.

Na Ziemi substancje lotne wypływają głównie z wnętrza planety i są wynoszone na powierzchnię przez takie rzeczy jak erupcje wulkanów. Wiedza o tym, kiedy substancje lotne dotarły do ​​atmosfery Ziemi, jest kluczem do zrozumienia, kiedy warunki na Ziemi były odpowiednie dla powstania i ewolucji życia, ale do tej pory nie było sposobu, aby zrozumieć te warunki w głębokiej przeszłości.

Teraz francuscy i kanadyjscy naukowcy wykorzystali starożytne diamenty jako kapsułę czasu do zbadania warunków głęboko wewnątrz płaszcza Ziemi w odległej przeszłości. Badania gazów uwięzionych w tych diamentach pokazują, że lotny skład płaszcza niewiele się zmienił w ciągu ostatnich 2,7 miliarda lat.

Główny badacz, Michael Broadley (University of Lorraine, Francja), powiedział: „Badanie składu współczesnego płaszcza Ziemi jest stosunkowo proste. Średnio płaszcz zaczyna się około 30 kilometrów pod powierzchnią Ziemi, dzięki czemu możemy zbierać próbki wyrzucane przez wulkany i płyny badawcze. Gazy uwięzione w środku. Jednak ciągłe falowanie skorupy ziemskiej na płytach tektonicznych oznacza, że ​​starożytne próbki zostały w większości zniszczone. Diamenty są jednak stosunkowo niezniszczalne, są idealnymi kapsułami czasu.

Udało nam się zbadać diamenty uwięzione w 2,7 miliarda lat dobrze zachowanej skały z Wawa, nad Jeziorem Górnym w Kanadzie. Oznacza to, że diamenty są co najmniej tak stare, jak skały, w których zostały znalezione – a być może nawet starsze. Diamenty są trudne do umawiania, więc dało nam to szczęśliwą szansę na ustalenie granicy wieku. Te diamenty są niezwykle rzadkie i nie przypominają pięknych kamieni szlachetnych, o których myślimy, gdy myślimy o diamentach. Podgrzaliśmy go do ponad 2000 stopni Celsjusza, aby zamienić go w grafit, a następnie uwolniliśmy śladowe ilości gazu do pomiaru”.

Zespół zmierzył izotopy helu, neonu i argonu i odkrył, że występują one w proporcjach podobnych do obecnych w górnym płaszczu. Oznacza to, że mogła nastąpić niewielka zmiana w ogólnej proporcji substancji lotnych i że rozkład głównych pierwiastków lotnych między płaszczem a atmosferą prawdopodobnie pozostanie dość stabilny przez większość życia na Ziemi. Płaszcz jest częścią między skorupą ziemską a jądrem i stanowi około 84% objętości Ziemi.

Dr Broadley kontynuował: „To był zaskakujący wynik. Oznacza to, że bogate, niestabilne środowisko, które widzimy wokół nas dzisiaj, nie jest nowym zjawiskiem, co zapewnia odpowiednie warunki do rozwoju życia. Nasza praca pokazuje, że te warunki istniały przynajmniej 2,7 miliarda lat temu, ale diamenty, których używamy, mogą być znacznie starsze, więc możliwe, że te warunki zostały ustalone na długo przed progiem 2,7 miliarda lat.

Komentowanie, dr Suzette Timmerman (Uniwersytet Alberty, Kanada):

„Diamenty są wyjątkowymi okazami, ponieważ są zakotwiczone w strukturach podczas ich tworzenia. W szczególności włóknisty diament Wawa był doskonałym wyborem do badań – ma ponad 2,7 miliarda lat – i dostarcza ważnych wskazówek na temat formacji lotnych w tym okresie, ery nowożytnej. „Co ciekawe, górny płaszcz faktycznie wydaje się być odgazowywany przez ponad 2,7 miliarda lat. Ta praca jest ważnym krokiem w kierunku zrozumienia płaszcza (i atmosfery) w pierwszej połowie historii Ziemi i prowadzi do dalszych pytania i badania.”

Dr Timmerman nie był zaangażowany w tę pracę, jest to niezależny komentarz.

###

Konferencja Goldschmidta to najważniejsza na świecie konferencja geochemiczna. Jest on na przemian organizowany przez Europejskie Stowarzyszenie Geochemiczne (Europa) i Towarzystwo Geochemiczne (USA). Konferencja 2021 (wirtualna) odbędzie się w dniach 4-9 lipca, https: //2021.Goldschmidta.informacje/. Konferencja 2022 odbędzie się na Hawajach.