Единственный свидетель рождения Земли? Эти породы — всё, что осталось от первой коры планеты
На нашей планете, постоянно меняющей свой облик под действием вулканов, эрозии и движения тектонических плит, почти не осталось свидетелей её бурной юности. Первые полмиллиарда лет существования Земли — так называемый Катархейский эон — окутаны тайной. Это было время, когда планета представляла собой раскалённый шар, бомбардируемый астероидами. Найти сегодня нетронутый фрагмент той первичной коры — задача сродни поиску капли дождя, упавшей четыре миллиарда лет назад.
И всё же, кажется, такой фрагмент найден. На берегу Гудзонова залива в Канаде лежит зеленокаменный пояс Нуввуагиттук — невзрачное на вид каменистое образование, которое уже больше десяти лет находится в центре ожесточённых научных споров. Это не просто камень. Это, возможно, единственное уцелевшее окно в потерянный мир, первая страница в геологической истории Земли. Но чтобы прочесть её, учёным пришлось распутать сложнейшую детективную историю.
Часы, которые спешили: почему учёные сомневались?
Впервые о Нуввуагиттуке как о кандидате на звание «древнейшей породы мира» заговорили ещё в 2008 году. Команда под руководством Джонатана ОНила из Оттавского университета опубликовала данные, которые взбудоражили научное сообщество: возраст пород оценивался в 4,3 миллиарда лет. Только вдумайтесь: это всего на 200-300 миллионов лет моложе самой планеты!
Однако научный мир отнёсся к этому с изрядной долей скепсиса. В чём же была загвоздка? В методе датировки.
Золотым стандартом для определения возраста древних пород считается уран-свинцовый метод по циркону. Циркон — это невероятно прочный минерал, своего рода «капсула времени». Попавшие в него при кристаллизации атомы урана со временем распадаются, превращаясь в свинец. Скорость этого распада известна с высочайшей точностью, поэтому, измерив соотношение урана и свинца, можно безошибочно определить возраст минерала. Но, к досаде геологов, в породах Нуввуагиттука циркона не оказалось.
ОНилу и его коллегам пришлось прибегнуть к другому методу, основанному на распаде изотопов самария (Sm) в неодим (Nd). Если упрощать, это как двое независимых часов: один изотоп самария распадается с одной скоростью, второй — с другой. В идеале, оба этих «хронометра» должны показать одинаковое время — момент, когда порода застыла из магмы. Но в том-то и была проблема: часы показывали разное время. Этот разнобой и стал главным аргументом критиков. «Большинство исследователей ранней Земли не были убеждены», — комментирует ситуацию Ричард Уокер из Мэрилендского университета. Загадка Нуввуагиттука оставалась нерешённой.
Улика изнутри: элегантное решение геологической головоломки
Казалось, история зашла в тупик. Как доказать возраст породы, если главный инструмент датировки даёт сбой? И вот здесь команда ОНила применила изящный обходной маневр, достойный лучших детективов. Они решили датировать не саму древнюю породу, а то, что находится внутри неё.
Позвольте объяснить на простом примере. Представьте себе очень старую деревянную стену. Вы не знаете, когда её построили. Но вот в неё кто-то позже забил гвоздь. Если вы сможете точно определить возраст этого гвоздя (например, он сделан из сплава, который начали производить в XX веке), вы получите неопровержимое доказательство: стена существовала до того, как в неё забили гвоздь.
Геологи поступили так же. Они изучили так называемую интрузию — более молодую магматическую породу, которая буквально «прорвалась» сквозь древний слой и застыла в нём. По определению, эта интрузия моложе окружающей её породы. Установив её возраст, можно получить минимальную планку для возраста «стены».
И тут их ждал триумф. Применив тот же самарий-неодимовый метод к породе из интрузии, они увидели, что на этот раз оба «часовых механизма» сошлись! Они показали точный и непротиворечивый возраст — 4,16 миллиарда лет.
Это стало решающей уликой. Если «гвоздь», проникший в породу, имеет возраст 4,16 миллиарда лет, то сама порода, в которую он проник, очевидно, старше. Насколько старше? Это возвращает нас к первоначальной оценке в 4,3 миллиарда лет, которая теперь выглядит не просто вероятной, а почти доказанной. «Оба хронометра показывают абсолютно один и тот же возраст», — подчёркивает ОНил.
Окно в Катархей: что нам расскажет этот камень?
Почему же учёные так упорно бьются за эти несколько сотен миллионов лет? Потому что подтверждение возраста Нуввуагиттука — это не просто новый рекорд в геологии. Это открытие целого научного направления.
Эти камни могут содержать ответы на фундаментальные вопросы:
- Какой была первая кора Земли? Была ли она похожа на современную базальтовую океаническую кору или на гранитную континентальную? Состав пород Нуввуагиттука может дать прямой ответ.
- Когда зародилась тектоника плит? Движение литосферных плит — ключевой процесс, сформировавший облик нашей планеты. Следы тектонической активности в древнейших породах могли бы указать, когда этот механизм был запущен.
- Какими были первые океаны? Химический анализ этих пород может рассказать о составе воды, которая их омывала, и о температуре на молодой планете.
«Простейшее объяснение этих данных заключается в том, что это самые древние породы в мире», — резюмирует Джесси Рейминк из Университета штата Пенсильвания. Однако он же добавляет фразу, которая прекрасно отражает дух науки: «Когда имеешь дело с древнейшими породами и минералами, не бывает ничего окончательного».
Да, спор, вероятно, ещё не закончен. Но благодаря этой многолетней детективной истории мы стали на шаг ближе к пониманию того, как наш раскалённый, хаотичный и безжизненный мир начал свой путь к той зелёно-голубой планете, которую мы знаем сегодня. И всё это благодаря нескольким скромным на вид камням на берегу далёкого канадского залива. Единственный свидетель рождения Земли?