Spre deosebire de diamante, zirconii sunt veşnici.
Aceste capsule de timp cristaline ce ne pot deschide calea spre a vedea condițiile Pământului timpuriu care au stat la baza apariției vieţii.
Cum arăta Pământul acum mai mult de 4 miliarde de ani în urmă?
Anterior perioadei în care oamenii şi-au cioplit primele minuni pe piatră, înainte ca copacii să-şi graveze anotimpurilele în inelele lor, înainte ca plăcile tectonice să se arate la suprafața Pământului pentru a-şi expune straturile vechi în lanțurile muntoase în creștere.
Dar oamenii de știință a unele indicii despre această perioadă sub forma unui mineral extrem de dur, cunoscut sub numele de zircon.
Cristalele de zircon sunt aproape indestructibile; unele din ele, prezente şi astăzi, sunt vechi de aproape 4,4 miliarde de ani.
Ele sunt ca mici capsule de timp ce păstrează amprentele chimice din această perioadă extrem de timpurie.
„În principiu, aceasta e singura noastră posibilitate de a privi în timp, la etapele de formare ale planetei noastre”, spune Dustin Trail (en) de la Universitatea din Rochester.
Prin decodarea acestor indicii chimice, oamenii de știință cu perseverenţă încearcă să extragă informația privitor la mediile care au stimulat apariția primelor licăriri de viaţă.
Dar, faptul cum exact arăta suprafaţa la acel moment, a rămas mult timp un mister.
Acum, într-un studiu publicat în Proceedings of the National Academy of Sciences, misterul pare a fi rezolvat.
Folosind amprentele chimice a zirconilor, echipa a identificat o serie de sedimente ce probabil au fost prezente pe Pământul timpuriu, în care cel mai probabil au fost preparate cele mai vechi reacții biochimice.
Vedeţi şi: Cele mai vechi fosile găsite vreodată, arată că viaţa a apărut mult mai înainte
Reciclatorul final
Atunci când pentru prima dată s-a format Pământul, cu mai bine de 4,5 miliarde de ani în urmă, suprafaţa lui, cel mai probabil, nu a arătat astfel precum în zilele noastre.
Oamenii de ştiinţă adesea înfățișează această perioadă — numită pe bună dreptate Hadean, după numele zeului grec al infernului Hades — ca o scenă diabolică în timpul unui atac constant meteoritic, plină de vulcani care aruncă lava la suprafață.
Dar toate acestea se bazează pe o inferență — nu există probe fizice ale rămășițelor din perioada primelor câteva sute de milioane de ani ale Pământului.
„Pământul a făcut o treabă bună în ceea ce privește ștergerea unei părți a acestor informații”, spune Trail (en). Pământul nostru este reciclatorul final.
Tectonica plăcii constant reprofilează roca veche în una nouă, iar fluxurile de lavă se întăresc pe peisajele proaspete.
Pe de altă parte, cristalele de zircon sunt într-atât de rezistente, încât adesea pot supraviețui temperaturilor şi presiunilor intense ale acestui proces de reciclare, păstrând indicii despre mediile în care s-au format inițial.
Utilizând izotopii de oxigen din zircon, anterior cercetătorii au descoperit (en) că unele părți ale planetei noastre erau acoperite cu apă încă aproximativ 4,3 miliarde de ani în urmă, sugerând că suprafaţa s-a răcit la doar câteva sute de milioane de ani după formarea planetei noastre.
Şi doar anul trecut, cercetătorii au descoperit ceea ce cred ei că ar putea fi o aluzie la viaţa timpurie, demascată sub formă de incluziuni bogate de carbon în zirconul vechi de 4,1 miliarde de ani.
Dar pe lângă aceste apariții, peisajul de pe suprafața Pământului în această perioadă — inclusiv ale acelor medii care ar fi putut declanșa această viaţă timpurie — în mare parte, rămân un mister.
Vedeţi şi: Posibil în sfârşit noi am găsit de unde a venit viaţa complexă
„Dacă am putea începe să reducem tipurile de materiale care erau prezente în acea perioadă”, spune Trail (en), „aceasta probabil ne va aduce cu un pas mai aproape de cunoașterea modului în care reacțiile prebiotice, ar fi putut folosi crusta ca substrat la acel moment”.
Urmele chimice
Pentru răspunsuri, Trail şi colegii săi au apelat la oxigen şi siliciu.
Împreună, aceste elemente reprezintă aproximativ 75% din rocile prezente astăzi pe Pământ, explică el.
Şi ambele au o caracteristică utilă: ele sunt de mai multe tipuri şi au mai mulți izotopi (variante ale aceluiași element chimic dar care au un număr diferit neutroni).
Formarea şi transformarea rocilor modifică amprenta lor izotopică.
De exemplu, rocile formate în timpul răcirii lavei, au semnături foarte diferite de argilele provenite de la erodarea rocilor.
Şi zirconii — înainte de a fi scufundați adânc în Pământ, au început-o de la roci şi sedimente de tipuri diferite, topindu-se şi apoi cristalizându-se — mai dețin după aceasta semnăturile sedimentelor timpurii.
Pentru a efectua analiza delicată a siliciului şi a oxigenului din zirconi, echipa a apelat la microscopul de ioni de înaltă rezoluţie de la Universitatea California, Los Angeles, care împuşcă cu un fascicul de atomi încărcați spre probele mici şi măsoară ionii expulzați ce sar înapoi.
Pentru testare, ei au colectat zircon mai vechi de 4 miliarde de ani — fiecare de 1oo de microni, ce aproximativ corespunde cu lățimea unui fir de păr uman — din regiunea Jack Hills din Australia de Vest.
Ei au comparat chimia acestor minerale vechi cu cea a zirconilor mai tineri, cu origini mai definitive, ca o „punte” ce ar putea ajuta la interpretarea diferitelor proporții de izotopi, explică Trail (en).
O imagine a Pământului timpuriu
Mai mult de jumătate din zirconii preistorici testați, dezvăluie interacțiunile timpurii dintre apă şi stâncă într-o serie de medii diferite.
Unii zirconi conțin semnăturile chimice ale rocilor erodate de apă ce au format prin urmare argilă.
Alţi zirconi poartă semnăturile mineralilor dizolvate, care cristalizează pentru a forma roci precum silexul sau formaţiuni de fier stratificate în lacuri şi oceane.
Totuși, alții au semne a unui proces cunoscut sub numele de serpentinizare, numit astfel după textura şi culoarea asemănătoare cu cea a pielii de şarpe.
În timpul acestui proces, apa reacționează cu rocile îmbogățite cu fier şi magneziu, încorporându-se în structurile minerale.
Cel mai important aici e că, fiecare din aceste procese crează o nouă nișă de mediu care ar putea favoriza reacțiile biochimice timpurii, primele licăriri ale vieții.
„Acesta este un rezultat destul de bun”, spune Elizabeth Bell (en), un geochimist de la Universitatea din California, Los Angeles, care nu a fost implicată în studiu.
Multe din aceste procese sunt în mare parte inseparabile de izotopii de oxigen, notează ea, numind utilizarea siliciului „cu adevărat semnificativă”.
Bell a condus lucrarea din 2017 (en), care a identificat indicii a biosferei în zirconii de 4,1 miliarde de ani.
Aceste rezultate recente au susţinut constatările ei şi alte interpretări ale Pământului timpuriu.
„Aceasta îmbină totul într-o imagine frumoasă”, spune ea (en).
Totul în jurul nostru (şi înăuntru), a provenit odată din praful de stele şi procesele timpurii care au format fiecare moleculă, mineral şi organism complex de astăzi — totul, de la telefonul mobil, alimentele pe care le consumăm, până la inima care se zbate în pieptul nostru.
Vedeţi şi: Vedeţi cum o supernovă masivă a emis blocurile necesare pentru apariția vieții
Iar oamenii de știință sunt abia la începutul dezvăluirii originilor lor.
„Noi într-adevăr suntem la o etapă interesantă”, spune Trai (en)l.
„Noi cu adevărat începem să asamblăm ceea cum a arătat planeta noastră mai mult de 4 miliarde de ani în urmă. Şi aceasta este destul de interesant”.
Lasă un răspuns