Pradawne skały zaskakują. Mogą pochodzić z proto-Ziemi
Czasami dzieje się tak, że naukowcy odkrywają w swoim otoczeniu coś, o czym myśleli, że już od dawna nie istnieje. Analizując skład chemiczny bardzo starych skał z wnętrza Ziemi zespół naukowców z MIT odkrył sygnał, który wskazuje, że mogą one pochodzić z proto-Ziemi. O co tutaj chodzi?
Ocean magmy uformował się na początku historii Ziemi (koncepcja)
W najnowszym wydaniu periodyku "Nature Geosciences" badacze opisali identyfikację absolutnie unikatowego sygnału izotopowego potasu w bardzo starych skałach. Na pierwszy rzut oka zapewne brzmi to jak ciekawostka, która mogłaby zainteresować jedynie chemików. Rzeczywistość jest jednak inna. Okazuje się bowiem, że nietypowy sygnał chemiczny dowodzi tego, że badana przez naukowców skała może stanowić pierwszą znaną niezmienioną przez miliardy lat próbkę skalną z proto-Ziemi.
Do odkrycia doszło podczas analizowania próbek zebranych na Grenlandii, w Kanadzie oraz w lawach bazaltowych Hawajów. W skałach, które pochodzą z bardzo wczesnych etapów historii naszej planety i z dużych głębokości płaszcza, wykryto subtelny deficyt izotopu potasu-40. Taki układ różni się od większości materiałów znanych z obecnej Ziemi i sugeruje zachowanie pierwotnej sygnatury sprzed wielkiego zderzenia.
Te skały nie przypominają współczesnej Ziemi
Za opisane badania odpowiada zespół naukowców kierowany przez Nicole Nie z MIT. Badacze wspólnie wykazali, że niezwykły bilans izotopów potasu nie mógł powstać w wyniku znanych procesów geologicznych na obecnej Ziemi, a tym samym może stanowić niezmienioną próbkę materii z proto-Ziemi, czyli z naszej planety, która istniała przed zderzeniem z obiektem o rozmiarach Marsa. Powszechnie przyjmuje się, że właśnie w takim zderzeniu wnętrze Ziemi zostało dosłownie przemodelowane, a z części materii wyrzuconej w przestrzeń kosmiczną uformował się na orbicie wokół Ziemi Księżyc.
Warto tutaj przypomnieć, że już we wcześniejszej pracy z 2023 r. badacze porównali składy izotopowe meteorytów z różnych miejsc i epok Układu Słonecznego. Zauważyli tam „anomalię potasową”, inną niż ziemska. Nowe wyniki przenoszą ten trop na grunt ziemskich próbek i łączą go z najstarszymi warstwami płaszcza, które mogły zostać wyniesione na powierzchnię w procesach wulkanicznych.
Kluczowe było precyzyjne oznaczenie proporcji izotopów potasu-39, -40 i -41. Zespół rozpuścił sproszkowane skały, odseparował potas i zmierzył skład w spektrometrze mas. Wykryty deficyt K-40 jest bardzo mały, ale spójny między próbkami z Grenlandii, Kanady i Hawajów, co sugeruje wspólne pierwotne pochodzenie.
Przed wielkim zderzeniem Ziemia była inna
Z tego też powodu naukowcy postanowili przeprowadzić symulacje, które miały na celu sprawdzić, czy pierwotny sygnał mógł przetrwać „wielkie zderzenie” z obiektem wielkości Marsa i kolejne mniejsze impakty. W symulacji uwzględniono znane składy meteorytów oraz mieszanie i nagrzewanie płaszcza. Efekty były zaskakujące. Modele wskazały, że materia o deficycie K-40 po takich procesach zbliży się do składu typowych dzisiejszych skał, co wspiera tezę o zachowanym relikcie „proto-Ziemi”.
Ciekawostką jest brak dokładnego odpowiednika tej sygnatury w znanych kolekcjach meteorytów. To sugeruje, że budulec „proto-Ziemi” mógł różnić się od próbek, które dotąd spadły na Ziemię i trafiły do laboratoriów. Autorzy podkreślają, że obecny katalog meteorytów nie musi odzwierciedlać pełnej różnorodności pierwotnej materii Układu Słonecznego.
Wnioski zespołu mogą pomóc odtworzyć „listę składników” wczesnej Ziemi i uporządkować scenariusze jej formowania. Badacze planują dalsze analizy głębokich skał i poszukiwania brakujących typów meteorytów, aby zawęzić pochodzenie obserwowanej anomalii potasowej.
