Nehéz elképzelni, hogy egy emberi hajszál méretével vetekedő kristály hogyan képes átírni eddigi ismereteinket Földünk korai történetéről. Mégis ez történt. Egy Ausztráliában talált aprócska cirkon kristály a maga 4,4 milliárd évével vált az eddig ismert legidősebb anyaggá planétánkon. A milliárd éveket megélt cirkon szemcse olyan információt rejtett magában, melynek alapjaiban változtatták meg eddigi elképzeléseinket, ugyanis a kristály geokémiai vizsgálata arra utal, hogy ekkor már szilárd kéreg, alacsony hőmérsékletű környezetek és akár még folyékony víz is létezhetett Földünkön.

Radioaktív kormeghatározás alapján bebizonyosodott, hogy a Föld legidősebb ásványa, a képen látható cirkon kristály nem kevesebb, mint 4,4 milliárd éves (link)

Pontosan mi is az a cirkon?

A cirkon (ZrSiO₄) egy a természetben széles körben elterjedt szilikát ásvány. Az ún. akcesszórikus ásványok csoportjába tartozik, melyek általában kis mennyiségben, viszont annál többféle kőzetben jelenhetnek meg. A cirkon elsődleges előfordulása magmás és metamorf kőzetekhez kapcsolódik, de másodlagos felhalmozódására is van lehetőség, ugyanis kémiailag igen ellenálló ásvány, ezért egyrészt képes jelentősebb mennyiségben akár tengerparti homokos üledékekben is felhalmozódni. Másrészt a nagyfokú kémiai stabilitása lehetővé teszi a kristály hosszú távú megmaradását változó körülmények között is. A cirkon iparilag rendkívül keresett ásvány, ugyanis a cirkónium (Zr), illetve hafnium (Hf) kémiai elemek előfordulása a cirkonhoz kötődik. Ipari jelentőségén kívül gyakran használják a kőzetek korának meghatározására, illetve az apró kristályok alakjának változatossága alapján lehetőség is nyílhat az eredeti kőzet kémiai összetételének meghatározására.

A cirkon kristály "emlékei" szerint 4,4 milliárd éve a Földön már kialakul a szilárd, gránitos összetételű kéreg és akár az egyszerű életformák is kifejlődhettek a korai ősóceánban (link)

A Nature 2001. január 11-i számában a kutatók egészen különös képet festettek a korai Földről. A hagyományos elképzeléssel ellentétben 4,4 milliárd éve a már alacsony hőmérsékletre (<100 Celsius-fok) lehűlt környezetekben óceánok hullámoztak, elkezdődött a kontinensek kialakulása, sőt talán még az élet számára is kedvező feltételek alakulhattak ki. A hagyományos elképzelések szerint ebben az időben mindenhol aktív vulkánoknak kellett léteznie, lávafolyások futhattak keresztül a tájon és egy forró "magma-óceánnak" kellett borítania a bolygónk felszínét. Ilyen körülmények között tehát nem lettek volna képesek hosszú távon megőrződni a felszín szilárd kőzetei, mert előbb-utóbb megolvadtak volna. A kőzetek megmaradását tovább nehezítette a Föld kialakulása után több száz millió évig gyakorta előforduló aszteroida becsapódások. Az aszteroida becsapódások körülbelül 3,9 milliárd éve érték el a csúcspontjukat a "késői nagy bombázás" néven emlegetett kataklizmában. A kataklizma során a szinte sorozatos meteor becsapódások számunkra igencsak barátságtalan környezetté változtatták fiatal planétánkat. A légkörön keresztül száguldó meteorok a légkörünket felforrósították, becsapódásukkor a kőzeteket részben, vagy teljesen megolvaszthatták. Erre a barátságtalan időszakra a geológusok a hádeikum elnevezést használják. Maga az elnevezés az alvilág görög Istenének, Hádésznak a nevéből származik, mely a hagyományos elképzeléseket tükrözi, ugyanis a korai Föld pokoli körülményekre utal.

Földtani léptékkel is távoli messzeségben keletkezett a már sokat emlegetett cirkon kristály, valahol a Hold kialakulása után "egy picivel", de még a legrégebbi életnyomokat őrző kövületek előtt. Ha egy rövid pillantással az ábra bal oldaláról átnézünk annak jobb oldalára nem kevesebb mint 4 milliárd évet ugrunk előre az időben és elérkezünk ahhoz az időhöz, amikor megjelentek a szilárd vázú élőlények. Ez 500 millió éve történt, amióta rendkívül sok idő telt el, mégis alig összevethető a Föld korai "életének" a prekambrium hosszával. (link)

A tudósok eddig azt gondolták, hogy legalább több száz millió évnek kellett eltelni, mire a Föld képes volt annyira lehűlni, hogy szilárd kéreg tartósan megmaradjon. A száz millió évek alatt fokozatosan lehűlő Föld felszín és légkör kedvezett az óceánok kialakulásának. A vastag, ekkor még Vénusz atmoszférájához hasonló korai légkörünkből kicsapódhatott a víz, mely a mélyedéseket kitöltve óceánná növekedett az évmilliók során. Az új vizsgálati eredmények viszont azt mutatják, hogy a Föld a vártnál sokkal gyorsabban hűlt ki, és akár már 4,4 milliárd évvel ezelőttre barátságosabbá, talán élhetővé is válhatott planétánk. A cirkon kristályok alapos geokémiai vizsgálatai egyértelműen bizonyítják, hogy a hádeikumban gránitos összetételű, szilárd kontinentális kéreg már képes volt kialakulni és tartósan megmaradni.

Egy művészi elképzelés arról, vajon hogyan is festhetett planétánk életének hajnalán, a hádeikumban. (link)

A vizsgált cirkon szemcsék a Nyugat-Ausztráliai Jack Hills területéről származnak, mely része a Narryer Gneisz terrénumnak. A Narryer Gneisz terrénum területén található erősen átalakult, metamorfizálódott kőzetek több, mint 3,6 milliárd évesek, így hamar a Föld korai szakaszát vizsgáló kutatók célkeresztjébe került. A Jack Hills kőzetei alapvetően törmelékes üledékes kőzetek, amit a kutatók folyóvízi hordalékkúpként értelmeznek. Az itt található kavics-jellegű, már erősen átalakult törmelékes kőzetből, ún. konglomerátumból származik a Föld legidősebb cirkon szemcséjeként számon tartott kristály is. A cirkon kirstályokat tartalmazó kőzetek kézipéldányain még mind a mai napig jól felismerhetők az egykori üledékes kőzet szöveti bélyegei, a többé-kevésbé legömbölyített kvarc anyagú kavicsok. A Jack Hills konglomerátumból számos 4 milliárd évnél idősebb cirkont dokumentáltak, köztük a legidősebbként számon tartott kristályt is. A szeparált cirkon szemcsék geokémiai vizsgálata során különféle izotópok arányait vizsgálták, megmérték a cirkon szemcsék ritkaföldfém-tartalmát és radioaktív izotópos módszer segítségével meghatározták a korukat. Az egyik ilyen apró ásványszemcse vizsgálata során derült fény arra, hogy 4,4 milliárd évvel ezelőtt, vagyis nem sokkal, "csupán" 200 millió évvel a Föld kialakulása után a hőmérséklet már 100 Celsius-fok körüli értékre hűlhetett le.

Az Ausztrál kontinens nyugati részén található Jack Hills, vélhetően még számos emlékre fognak itt bukkanni a Föld korai történetét kereső eljövendő geológus nemzedék tagjai. (link)

"Semmi sem bizonyítja, hogy létezett élet, de azt sem, hogy nem létezett, viszont semmi ok azt feltételezni, hogy ne létezett volna" - magyarázta a geológus. Az első, élet nyomát bizonyító kövület, a sztromatolit, amely egy ősi baktérium nyomát őrzi, 3,4 milliárd éves.

A geológusok azóta is szorgalmasan keresik a Föld hasonló korú kőzeteit, ásványait. Ezek azonban nagyon ritkák, mert a kőzetek eltérő fizikai körülmények közé kerülnek a földtani folyamatok hatására. Gyakran megesik, hogy a litoszféra lemezek mozgása során eltérő nyomás-hőmérséklet viszonyok közé kerülve megváltozik a kőzetek egyensúlyi ásványtársasága, így a korábbi ásványok eltűnhetnek az eredeti kőzetből. Az is meg eshet, hogy a dinamikusan változó Föld a lemeztektonikai mozgások során a "sokat látott" kőzeteket szubdukcióra kényszeríti, mely a litoszféra lemez alábukásával jár együtt. Bizonyos feltételek egybe esése esetén a litoszféra lemez megolvad és Földünk leglátványosabb, kirobbanó vulkáni eseményeit hívja életre.

Jó szerencsét!

Egy kattintás és nem maradsz le az új posztokról: