Wnętrzności Ziemi zaczęły aktywnie wymieniać gazy i ciecze z atmosferą i hydrosferą nieoczekiwanie późno, około 2,5 miliarda lat temu. To świadczy o niezwykłym charakterze ochładzania się planety, twierdzą geolodzy w artykule opublikowanym w czasopiśmie Nature.
„Większość ludzi nie zdaje sobie sprawy, że w jelitach Ziemi znajduje się ogromna ilość wody, różnych gazów i innych lotnych substancji. Ich proporcja jest stosunkowo niewielka, ale rekompensuje to ogromna masa płaszcza. Z tego powodu „oddychanie” planety, wymiana gazów między litosferą, atmosferą i hydrosferą, odgrywa ważną rolę w istnieniu i ewolucji życia”- mówi Rita Parai z University of Washington w St. Louis (USA).
Koło życia
Według geologów życie istnieje na Ziemi i jest nieobecne na Wenus ze względu na to, że wnętrzności naszej planety nie stoją w miejscu, ale nieustannie „migrują” między jej powierzchnią a głębokimi warstwami litosfery. Ruch kontynentów, stopniowe zanurzanie się ich skał w głębinach płaszcza i ich późniejsze „wynurzanie” pomagają Ziemi „zrzucić” nadmiar ciepła i ustabilizować klimat.
Ten proces, zdaniem naukowców, wpływa nie tylko na klimat, ale także na skład atmosfery i oceanów Ziemi. Kiedy skały kontynentalne zanurzają się w płaszczu, niosą ze sobą duże ilości skał osadowych zawierających różne gazy, wodę i inne substancje lotne. Wracają na powierzchnię wraz z erupcjami wulkanów, które często dramatycznie zmieniają skład powietrza i wody oraz silnie wpływają na życie na Ziemi.
Na przykład niedawno geolodzy odkryli, że „wynurzenie” płaszcza w okolicach współczesnego Norylska doprowadziło do nasycenia atmosfery dużą ilością gazów cieplarnianych i „zasiania” oceanów substancjami odżywczymi, które przyspieszają rozwój drobnoustrojów. Oba te wydarzenia, które miały miejsce około 255 milionów lat temu, przyczyniły się do wybuchu permu, najpoważniejszego kataklizmu w historii życia na Ziemi.
Paray i jej kolega Sujoy Mukhopadhyay z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Davis (USA) dowiedzieli się, kiedy powstały takie „lekkie” planety, badając najstarsze próbki skorupy i płaszcza Ziemi.
Film promocyjny:
Jak wyjaśniają geolodzy, wnętrzności planety zawierają niewielkie ilości szlachetnych gazów, które dostają się tam zarówno wraz z „tonącą” skorupą, jak i powstają w wyniku rozpadu uranu, toru i innych pierwiastków radioaktywnych.
Późny start
Mukhopadhyay i Paray zauważyli, że proporcje izotopów jednego z tych gazów, ksenonu, będą bardzo różne w przypadku skał, które często mają kontakt z wodą i atmosferą, oraz w przypadku pierwotnej materii Ziemi. Na przykład płaszcz pierwotny powinien zawierać stosunkowo duże ilości ksenonu-129 i ksenonu-136, a powietrze i przetworzone skały skorupy powinny zawierać ksenon-124 i ksenon-128.
Kierując się tym pomysłem, naukowcy przeanalizowali kilka próbek meteorytów, podobnych pod względem składu do pierwotnej materii Ziemi, a także skał płaszczowych, które stosunkowo niedawno opuściły wnętrze planety, i spróbowali obliczyć czas startu jej „płuc”.
Obliczenia te wykazały, że ksenon „atmosferyczny” był praktycznie całkowicie nieobecny we wnętrzu Ziemi przez pierwsze dwa miliardy lat życia planety. Takie odkrycia były dużym zaskoczeniem dla naukowców.
Z jednej strony może to oznaczać, że procesy tektoniczne i cyrkulacja skał w litosferze rozpoczęły się nieoczekiwanie późno, bo zaledwie 2,5 miliarda lat temu. Według Paray jest to wysoce wątpliwe, biorąc pod uwagę istniejące dowody geologiczne. Z drugiej strony naukowcy nie wykluczają możliwości, że ksenon i inne gazy po prostu nie dostały się do płaszcza z tego powodu, że trzewia Ziemi w pierwszych epokach jej życia były znacznie gorętsze niż myślimy dzisiaj.
Doprowadziło to do tego, że większość gazów opuściła skały skorupy ziemskiej, zanim jeszcze zdążyły zatopić się w głębokich warstwach płaszcza, co nie pozwalało ksenonowi atmosferycznemu na „mieszanie się” z podziemnymi rezerwami tego gazu i zmianę ich składu izotopowego. Około 2,5-2,4 miliona lat temu ostro ostygły, a przyczyna tego pozostaje do zobaczenia.
Niezależnie od tego, która z teorii jest słuszna, zarówno jedna, jak i druga interpretacja tego odkrycia zauważalnie zmieniają nasze wyobrażenia o wyglądzie wczesnej Ziemi i warunkach, w których powstały pierwsze organizmy żywe - konkludują autorzy artykułu.
