Er pladetektonikken nøglen til livet? Måske ikke, siger videnskabsmænd

Tidligere i år, forskere meddelte, at de havde fundet fossiler af mikrobielt liv i klipperne i det nordlige Quebec, Canada dateres til mindst 3,77 milliarder år gammelt, hvilket gør dem til den ældste kendte livsform på Jorden. Det var en forbløffende påstand, givet, at Jorden selv er mindre end en milliard år ældre og er et tegn på, at hvis liv kunne opstå relativt hurtigt på Jorden, kan det være almindeligt i universet.

Opdagelsen har sat gang i en aktiv debat i det videnskabelige samfund, fordi de påståede fossiler, et sæt filamenter og rør efterladt af jernspisende bakterier, kunne i stedet være et produkt af geologiske processer over tid. Selvom University College London-teamet, som producerede resultaterne, fortsat har tillid til dem, denne udvikling i livsforskningens oprindelse afslører udfordringerne ved at udføre mikrobiologiske undersøgelser i den antikke æra af Jordens historie.

Nu, et nyt papir tager et andet blik på at undersøge klipper fra den hadiske æra. Guillaume Caro, en geokemiker ved universitetet i Lorraine i Frankrig, er hovedforfatter til en undersøgelse, der undersøger, hvordan spor af Jordens tidligste skorpe kunne bevares i de gamle klipper, der lagde grundlaget for Jordens geologiske historie. Han så på klipper i det nordlige Quebec fra Hadean-perioden, en geologisk æra, der spænder fra 4 milliarder til 4,5 milliarder år siden, da havene først blev dannet, kontinenter begyndte at vokse, og livet er måske først dukket op.

Caro søgte bevis for sten, der var blevet genbrugt inde i Jorden i tidlige perioder, specifikt mafiske (magmatiske) klipper i Ukaliq suprakrustal bælte i det nordlige Quebec, og fandt anomalier i et kortvarigt radioaktivt grundstof kaldet neodym 142.

"Det kan kun være blevet produceret før 4 milliarder år gammelt, så vi kan bruge det til at spore, hvad der sker med den tidligste terrestriske proto-skorpe, " sagde Caro.

Han foreslog, at de isotopiske anomalier i klipperne, som selv er 3,8 milliarder år gamle, indikerer rester af en ældre skorpe fra 600 millioner år tidligere. Denne gamle skorpe sank ned i kappen, og dens genbrug udløste ny magmatisme.

Caro forklarede, at mens den ældre skorpe ikke længere er der, antydninger af, hvordan det så ud, er tydelige gennem de geokemiske og isotopiske signaturer, det efterlod. Tidligere, forskere troede, at klipperne var omkring 4,3 milliarder år gamle, baseret på anomalier i en isotop af neodynium. Caros hold udtaler i stedet, at klipperne er 3,75 milliarder år gamle – mere end en halv milliard år yngre – og anomalierne er faktisk rester af den gamle skorpe.

Sten bliver rutinemæssigt genbrugt i kappen. Selvom deres form er ødelagt, det er muligt at detektere signaturer af det smeltede materiale gennem dets isotopiske egenskaber. Imidlertid, samme proces gør det også vanskeligt at opdage ældre liv i fossilerne, fordi mikrofossilerne kan blive forvrænget gennem geologisk aktivitet.

Caros studie, "Slåg Hadean geodynamik:Beviser fra koblet 146, 147Sm–142, 143Nd systematik i Eoarchean suprakrustal klipper af Inukjuak domænet (Québec), " blev offentliggjort tidligere i år i Earth and Planetary Science Letters .

Skiftende skorper

Resultaterne kan være meget betydningsfulde givet en virkningsbegivenhed fra 4,4 milliarder år siden, dengang han og andre videnskabsmænd antyder, at førstegenerationsskorpen blev dannet. En verden på størrelse med Mars smadrede ind i Jorden, skabe en ring af affald, der omkranser vores planet, der til sidst faldt sammen til vores moderne måne. denne kollision, han påpegede, ville have smeltet kappen og skabt et globalt magmahav, som derefter kølede ned, størknede og genererede i sidste ende den første jordskorpe.

"Dette var den proces, hvorved den første jordskorpe blev produceret, " sagde han. "Signaturen vi fandt var ikke denne 4,4 milliarder år gamle sten, men signaturen arvet fra den efter genbrug."

Endnu mere mærkeligt, det tog 600 millioner år at genbruge materialet, et tidsrum væsentligt større end 100 millioner års tidsramme for moderne pladetektonik.

"Det betyder, at Jorden var i en træg pladetektonisk tilstand, eller en stagneret tilstand, ligesom Venus, " sagde Caro. "Dette er noget, der ofte foreslås af modeller for geo-dynamik, men svært at påvise ved observation."

Hovedteorien bag denne træghed er en varmere kappe, hvilket gør nedsænkningen af ​​skorpen langsommere, han sagde.

"Hvis du vil forbinde historien med spørgsmålet om det tidlige liv, Jeg tror, ​​du kunne se på det under vinklen af ​​pladetektonik. En række mennesker har for nylig foreslået, at pladetektonik er en 'ingrediens' af liv, fordi den hjælper med at regulere klimasystemet ved at genbruge kulstof i kappen, " sagde Caro.

Han tilføjede, at liv kan have dannet sig på et tidspunkt, hvor Jordens pladetektonik ikke var så aktiv, som kunne åbne op for muligheder for liv andre steder i universet, hvor tektonikken er ikke-aktiv eller sovende, såsom Mars.

"Hvis vores fortolkninger er korrekte, og Hadean Jorden var i et stillestående eller trægt tektonisk regime, " sagde Caro, "så ville det betyde, at skorpegenanvendelse var meget mindre effektiv i Hadean sammenlignet med i dag, og derfor opstod det liv på en planet, hvor geokemiske kredsløb og klima ikke var reguleret af pladetektonik, som de har været gennem meget af Jordens historie.

Denne historie er genudgivet med tilladelse fra NASAs Astrobiology Magazine. Udforsk Jorden og videre på www.astrobio.net.