Skalnatý výbežok v odľahlom kúte severného Quebecu pôsobí pokojne vo svojej strašidelnej izolácii na východnom pobreží kanadského Hudsonovho zálivu. V posledných dvoch desaťročiach sa však tento obnažený zvyšok oceánskeho dna, známy ako Nuvvuagittuq Greenstone Belt, stal vedeckým bojiskom v snahe identifikovať najstaršiu horninu na Zemi.
Nový výskum naznačuje, že táto geologická lokalita ukrýva najstaršie známe zachované úlomky zemskej kôry spred 4,16 miliardy rokov, uvádza CNN. Je to jediná hornina, o ktorej sa určilo, že pochádza z prvej zo štyroch geologických epoch v histórii našej planéty: z obdobia Hadean, ktoré sa začalo pred 4,6 miliardami rokov, keď bol svet horúci, búrlivý a podobný peklu.
„Horniny sú knihami pre geológov a práve teraz nám chýba kniha o Hadeane. Pás zelených kameňov Nuvvuagittuq (Nuvvuagittuq Greenstone Belt) by bol aspoň jednou stranou tejto knihy, preto je taký dôležitý,“ povedal geológ Jonathan O’Neil, autor výskumu uverejneného vo štvrtok v časopise Science. Greenstone Belt Nuvvuagittuq bol datovaný rôznymi výskumnými skupinami už niekoľkokrát, pričom výsledky sa značne rozchádzali. Väčšina z nich sa zhoduje na tom, že hornina je stará najmenej 3,75 miliardy rokov, čo však neznamená, že je najstaršia na Zemi.
Komplex Acasta Gneiss, skupina hornín odkrytých pozdĺž brehu rieky takmer 300 km severne od Yellowknife na severozápade Kanady, je všeobecne považovaný za najstarší geologický útvar na našej planéte. Tieto horniny sú jednoznačne datované na 4,03 miliardy rokov, čo označuje hranicu medzi Hadeanom a ďalšou kapitolou histórie Zeme archaikom. Na našej planéte – ale nie z našej planéty – sa nachádzajú staršie horniny, ktoré nie sú súčasťou tejto diskusie: niektoré meteority majú 4,5 miliardy rokov.
V kontroverznej práci z roku 2008, ktorej spoluautorom bol O‘ Neil, ktorý sa lokalitou zaoberá od svojich doktorandských čias, sa tvrdilo, že Nuvvuagittuq Greenstone Belt má 4,3 miliardy rokov; iní geológovia však mali námietky voči limitom datovacích techník a spôsobu interpretácie údajov. O’Neil, ktorý je v súčasnosti docentom na Ottawskej univerzite na Katedre vied o Zemi a životnom prostredí, sa touto najnovšou prácou snaží dokázať, že jeho kritici sa mýlia.
Ako sa určuje vek hornín
Pri datovaní hornín sa používajú rádiometrické techniky, ktoré využívajú prirodzený a spontánny rádioaktívny rozpad určitých prvkov v hornine, ktorý funguje ako druh hodín.
O’Neil používa analógiu presýpacích hodín. Predstavte si, že počítate zrnká piesku na vrchu (rádioaktívne prvky) a na dne (prvky vznikajúce pri rádioaktívnom rozpade). Znalosť rýchlosti tečúcich zrniek (ktorá predstavuje rýchlosť rozpadu) umožňuje vedcom datovať horniny. Niektoré z týchto rádiometrických hodín sú robustné a dokážu odolať vysokým teplotám a tlakom, ktorým zemská kôra v priebehu vekov odolávala, zatiaľ čo iné sú týmito procesmi ovplyvnené viac.
Zlatým štandardom a najjednoduchším spôsobom datovania veľmi starých hornín je veľmi tvrdý minerál známy ako zirkón. Tieto drobné kryštáliky obsahujú vo svojej štruktúre trochu uránu a výskumníci môžu určiť ich vek meraním rádioaktívneho rozpadu atómov uránu, ktoré sa známou rýchlosťou menia na olovo.
V Nuvvuagittuq Greenstone Belt, ktorý bol zmapovaný po geologickom prieskume v 60. rokoch 20. storočia, ale prvýkrát pritiahol vedeckú pozornosť začiatkom roka 2000, sa však nachádza len veľmi málo hornín obsahujúcich zirkóny, pretože sa zriedkavo vyskytujú vo vzorkách s nižším obsahom kremíka, vrátane tých, ktoré boli kedysi dávnou oceánskou kôrou.
„Snažili sme sa nájsť zirkóny. Jednoducho tam nie sú, alebo vznikli neskôr počas metamorfózy alebo „varenia“ hornín,“ povedal O’Neil. Metamorfované horniny sú také, ktoré boli premenené teplom, tlakom alebo inými prírodnými silami. Namiesto toho sa O’Neil v rámci novej štúdie zameral na prvok vzácnych zemín samárium, ktorý sa rozpadá na prvok neodým. Je to technika, ktorá sa používa na datovanie meteoritov, pretože tieto prvky boli aktívne len pred viac ako 4 miliardami rokov.
„Spor o vek spočíva v tom, že niektorí ľudia sa domnievajú, že hodiny, ktoré používame, nie sú dobré alebo boli ovplyvnené inými geologickými procesmi,“ povedal. „Je to diskusia o tom, čo presne meriame v čase, pretože nemôžeme použiť zirkón a niektorých ľudí v mojom odbore by presvedčili len zirkóny.“
O’Neil povedal, že táto technika je v tomto prípade cenná, pretože je možné merať rozpad dvoch variantov alebo izotopov samária na dva odlišné izotopy neodýmu, čiže v podstate získať dvoje hodiny za cenu jedných. Najnovšia práca sa zamerala na špecifický typ metamorfovaných starovekých hornín, metagabrové intrúzie, ktoré boli odobraté z vnútra pásu, pričom oba údaje sa zhodovali na rovnakom veku 4,16 miliardy rokov.
Tento vek podľa záverov štúdie znamená, že v zelenom pásme Nuvvuagittuq sa zachoval aspoň malý zvyšok hádejskej kôry, ktorý by mohol poskytnúť neoceniteľné poznatky o vzniku Zeme a o tom, ako sa formoval život. Blízke horniny z tej istej lokality môžu uchovávať rôzne znaky života z tejto éry, ako aj mikrofosílie, drobné vlákna a trubice vytvorené baktériami, poznamenal Dominic Papineau, vedúci vedecký pracovník Ústavu hlbokomorských vied a inžinierstva Čínskej akadémie vied. Na najnovšom výskume sa nepodieľal, ale skúmal fosílie z tejto lokality.
„Novo datované horniny pochádzajú z plášťa, o ktorom sa nepredpokladá, že by sa v ňom mohol nachádzať život alebo že by bol pre život vhodný,“ povedal Papineau, ktorý je zároveň čestným profesorom prekambrickej biogeochémie a exobiológie na University College London. „Teraz sa však potvrdilo, že priľahlé sedimentárne horniny sú staré najmenej 4 160 miliónov rokov, čo je ‚len‘ asi 400 miliónov rokov po akrécii našej planéty a slnečnej sústavy,“ dodal v e-maile. „Dôkazy o veľmi ranom živote v týchto sedimentárnych horninách naznačujú, že vznik života môže prebiehať veľmi rýchlo (relatívne), čo zvyšuje pravdepodobnosť, že život je vo vesmíre bežný a rozšírený.“
Debata sa odkladá
Podľa iných vedcov, ktorí sa na výskume nepodieľali, zatiaľ nie je jasné, či sa nálezisko Nuvvuagittuq stane všeobecne uznávaným ako lokalita s najstaršími horninami na Zemi. Bernard Bourdon, geochemik z Lyonského geologického laboratória vo Francúzsku, ktorý už predtým vyjadril nesúhlas s dátumami najstarších nálezov v Nuvvuagittuq Greenstone Belt, ktoré publikoval O’Neil, uviedol, že najnovšia práca ho viac presvedčil“ a oproti predchádzajúcim štúdiám je výrazne lepšia.
„Čo je lepšie v porovnaní s prácou z roku 2008, je skutočnosť, že obe techniky uvádzajú rovnaký vek. Práve v tomto sme kritizovali prvé výsledky,“ povedal Bourdon, ktorý je zároveň riaditeľom výskumu vo francúzskom vedeckovýskumnom ústave CNRS. „Myslím si, že tento vek je dôveryhodnejší,“ povedal a dodal, že má určité malé pochybnosti a rád by údaje preskúmal hlbšie. Podľa Huga Olierooka, geológa a vedúceho výskumného pracovníka na Curtinovej univerzite v Austrálii, vek hornín zostáva nevyriešenou záhadou
„Keďže doteraz neboli k dispozícii jednoduché minerály, obrátili sa na celé horniny, čo je spojené s problémami, pretože vzorky celých hornín obsahujú viacero minerálov,“ uviedol Olierook prostredníctvom e-mailu. „Stačí, aby sa jeden z týchto minerálov zmenil a jeho vek sa resetoval na mladší vek a celý domček z kariet sa zrúti,“ dodal s tým, že veľmi vysoké a nízke teploty môžu prirodzene zmeniť vek kryštalizácie minerálov v hornine.
Podľa Jesseho Reiminka, profesora Rudyho L. Slingerlanda na Penn State University, ktorý sa venuje geologickým vedám, je len veľmi málo vecí definitívnych, keď ide o horniny a minerály, ktoré majú zložitú geologickú históriu trvajúcu viac ako 4 miliardy rokov. „Aj keď sú tieto horniny staré “len“ 3,8 miliardy rokov, je celkom úžasné, že sa zachovali. Táto súčasná práca predstavuje presvedčivejšie údaje, ktoré podporujú tézu vzniku pred 4,15 miliardami rokov, ako tie, ktoré boli predtým vytvorené a ktoré už boli presvedčivé,“ povedal Reimink. „Časové rozpätie je také dlhé a história týchto hornín a minerálov je taká utrápená, že získať z nich vôbec nejaké primárne informácie je dosť úžasné.“
