Jordens tarms började aktivt utbyta gaser och vätskor med atmosfären och hydrosfären oväntat sent, för cirka 2,5 miljarder år sedan. Detta talar till den ovanliga karaktären av kylningen av planeten, säger geologer i en artikel publicerad i tidskriften Nature.
”De flesta människor känner inte till att det finns en enorm mängd vatten, olika gaser och andra flyktiga ämnen i tarmarna på jorden. Deras andel är relativt låg, men detta kompenseras av mantelens enorma massa. Av denna anledning spelar planetens”andning”, utbytet av gaser mellan litosfären, atmosfären och hydrosfären, en viktig roll i livets existens och utveckling,”säger Rita Parai från University of Washington i St. Louis (USA).
Livets cirkel
Enligt geologer finns livet på jorden och saknas på Venus på grund av att tarmarna på vår planet inte står stilla, men ständigt "vandrar" mellan dess yta och de djupa lagren av litosfären. Kontinenternas rörelse, gradvis nedsänkning av deras stenar i mantlets djup och deras efterföljande "uppkomst" hjälper jorden att "dumpa" överskottsvärme och stabilisera klimatet.
Denna process påverkar, enligt forskare, inte bara klimatet utan också jordens atmosfär och havens sammansättning. När kontinenternas stenar sjunker djupt i manteln, bär de med sig stora mängder sedimentära bergarter som innehåller olika gaser, vatten och andra flyktiga ämnen. De återvänder till ytan tillsammans med vulkanutbrott, som ofta dramatiskt förändrar sammansättningen av luft och vatten och påverkar liv på jorden starkt.
Till exempel har geologer nyligen upptäckt att "ytbeläggningen" av manteln i närheten av moderna Norilsk ledde till mättnad av atmosfären med en stor mängd växthusgaser och "utsäde" av haven med näringsämnen som påskyndar tillväxten av mikrober. Båda dessa händelser, som ägde rum för cirka 255 miljoner år sedan, fungerade som en trigger för Permian Extinction, den allvarligaste katastrof i livets historia på jorden.
Paray och hennes kollega Sujoy Mukhopadhyay från University of California i Davis (USA) fick reda på när sådana "lätta" planeter startade genom att studera de äldsta proverna av jordskorpan och manteln.
Kampanjvideo:
Som geologer förklarar, innehåller tarmarna på planeten små mängder ädla gaser som kommer dit både tillsammans med den "sjunkande" skorpan, och som härrör från förfall av uran, thorium och andra radioaktiva element.
Sen start
Mukhopadhyay och Paray noterade att proportionerna av isotoperna i en av dessa gaser, xenon, kommer att vara mycket olika för stenar som ofta är i kontakt med vatten och atmosfären, och för jordens primära materia. Till exempel bör den primära manteln innehålla relativt stora mängder xenon-129 och xenon-136, och luften och bearbetade bergarter i jordskorpan bör innehålla xenon-124 och xenon-128.
Vägledd av denna idé analyserade forskare flera prover av meteoriter, liknande sammansättning som jordens primära materia, liksom mantelstenar som lämnade planetens inre relativt nyligen och försökte beräkna tidpunkten för lanseringen av dess "lungor".
Dessa beräkningar visade att "atmosfärisk" xenon var praktiskt taget helt frånvarande i jordens inre under de första två miljarder åren av planetens liv. Sådana fynd kom som en stor överraskning för forskare.
Å ena sidan kan detta betyda att tektoniska processer och cirkulationen av stenar i litosfären började oväntat sent, för bara 2,5 miljarder år sedan. Enligt Paray är detta mycket tveksamt med tanke på de befintliga geologiska bevisen. Å andra sidan utesluter forskare inte möjligheten att xenon och andra gaser helt enkelt inte kom in i manteln på grund av att jordens tarmar i de första epokarna av dess liv var mycket varmare än vi tror idag.
Detta ledde till det faktum att de flesta av gaserna lämnade jordskorporna ännu innan de hade tid att kasta ut i de djupa skikten på manteln, vilket inte tillät atmosfärisk xenon att "blanda" sig med underjordiska reserver av denna gas och ändra deras isotopiska sammansättning. För cirka 2,5-2,4 miljoner år sedan kyldes de kraftigt, varför skälet återstår att se.
Oavsett vilken av teorierna är korrekta, både den ena och den andra tolkningen av denna upptäckt märkbart förändrar våra idéer om utseendet på den tidiga jorden och de förhållanden som de första levande organismerna uppstod, avslutar författarna till artikeln.
