Ученые утверждают, что доказали, что эти канадские камни являются старейшими на Земле.

В 2008 году канадские исследователи под руководством аспиранта университета Макгилла Джонатана О'Нила заявили, что нашли самые старые в мире породы, образовавшиеся 4,3 миллиарда лет назад на территории нынешнего северо-западного Квебека. Такие породы дадут ученым беспрецедентный взгляд на раннюю историю Земли в ее самом первом эоне, Гадее, всего через несколько сотен миллионов лет после того, как Земля образовалась 4,5 миллиарда лет назад.

Однако это открытие было спорным, и другие ученые утверждали, что породы представляют собой просто смесь более древнего и более молодого материала, неспособного по-настоящему рассказать нам, как выглядел мир в то время.

Теперь, после более чем десятилетия упорной работы, О'Нил и его команда провели новый анализ пород из зеленокаменного пояса Нуввуагиттук (NGB), скального образования, расположенного в регионе Нунавик в Квебеке, примерно в 40 километрах к югу от Инукджуака, недалеко от восточного побережья Гудзонова залива.

Недавно изученные породы, которые образовались позже, чем исходные проанализированные породы, имеют возраст не менее 4,16 млрд лет, сообщается в статье, опубликованной сегодня в Science . Это подтверждает, что они также из Гадея, и поскольку исходные породы еще старше, а скальная формация включает «самые древние породы, сохранившиеся на Земле», говорится в исследовании.

О'Нил, ныне профессор наук о Земле в Университете Оттавы, сказал, что для геологов камни — это как книги, полные химических записей о том, когда они образовались, и об окружающей среде в то время — предлагающие подсказки о том, когда образовались океаны, когда зародилась жизнь и когда тектоника плит начала создавать континенты. С такими древними камнями, добавил он, «у нас есть возможность открыть новое окно во времена, когда у нас почти нет записей».

Что мы знаем о Хадейском эоне

Когда Земля впервые образовалась, она представляла собой шар расплавленной лавы. И изначально ученые считали, что первый эон Земли, Гадей, закончился, когда образовались первые горные породы. То, что известно как «золотой шип», отмечающий конец Гадея, также находится в Канаде, в формации Акаста Гнейс в Северо-Западных территориях, возраст которой составляет 4,03 миллиарда лет.

Ученые согласны с этой датой, поскольку Акаста Гнейс содержит цирконы, минералы, которые дают очень надежные возрасты пород довольно легко с помощью метода, называемого изотопным датированием. Метод основан на постоянной скорости распада или радиоактивных материалов и использует их в качестве часов.

О'Нил отметил, что ученые считали, что в хадеанском периоде не было никаких горных пород, но теперь они изменили свое мнение в результате обнаружения все большего количества доказательств за последние 20 лет, включая цирконы, образовавшиеся 4,4 миллиарда лет назад в Австралии . (Эти цирконы, представляющие собой крошечные песчинки, внедренные в осадочные породы, слишком малы, чтобы их можно было считать горными породами.)

Такие крошечные минеральные зерна не могут дать столько же информации, сколько целый камень — только что-то эквивалентное «возможно, странице», сказал О'Нил. С целым камнем «у нас может быть глава или [целая книга]», сказал О'Нил.

За последнее десятилетие его команда обнаружила интригующие доказательства того, что породы NGB образовались на дне океана и могут нести некоторые ранние следы жизни и возможные свидетельства тектоники плит , но «досадный» спор о возрасте, как его описывает О'Нил, не позволяет им с уверенностью утверждать, что все это происходило во время Гадея.

Почему так спорно?

Зеленокаменный пояс Нуввуагиттук состоит из необычно бледного базальта, типа породы, часто образующегося на дне океана. К сожалению, базальт не содержит цирконов, поэтому геологи не могут определить его возраст, используя наиболее надежную изотопную технологию.

Вместо этого О'Нил и его команда обратились к методу самарий-неодинового датирования, который подходит для пород возрастом более четырех миллиардов лет.

«Этот метод применялся к камням с Луны и с Марса — просто на Земле нет камней, достаточно старых для использования этой технологии, за исключением, возможно, камней из северного Квебека», — сказал О'Нил.

Кроме того, даты из двух разных изотопных «часов» не совпадали в том более раннем исследовании. О'Нил считал, что это было потому, что одни из двух часов были более уязвимы к событиям, которые происходили с породами задолго до их формирования, что давало более молодую дату.

Однако другие ученые посчитали, что это признак того, что порода представляет собой смесь более древнего и более молодого материала.

Грэм Пирсон, профессор Университета Альберты, который на протяжении последних 15 лет датировал и отслеживал некоторые из старейших горных пород Канады, сказал: «Очень легко получить неправильную дату для горных пород, используя любой подход».

Однако он добавил, что в случае оригинального исследования О'Нила, в котором он не принимал участия, были сделаны некоторые предположения относительно взаимосвязей различных пород, что допускало два способа интерпретации данных.

Новое, более убедительное доказательство?

Чтобы разрешить спор, команда О'Нила проанализировала кусок соседней породы из NGB. Недавно проанализированная порода представляет собой интрузию или жидкую магму, которая протиснулась между трещинами исходной породы в более позднее время, а затем затвердела. По определению, это делает ее моложе исходной породы.

По словам О'Нила, в новом анализе, финансируемом Советом по естественным наукам и инженерным исследованиям Канады и правительством Онтарио, оба изотопных часа согласуются, «давая одинаковый точный возраст — 4,16 миллиарда лет» для этой новой породы.

Мартин Биццарро, канадский профессор Копенгагенского университета, был среди тех, кто считал, что смешивание стоит за результатами 2008 года. Он признал, что совпадение часов в новом исследовании «редко». Но он сказал CBC News в электронном письме: «Я не думаю, что [данные] окончательно доказывают, что породы являются гадейскими», поскольку есть и другие объяснения, «учитывая сложность ранних земных процессов».

Между тем Пирсон заявил, что он убежден в новых данных, учитывая разнообразие методов, используемых О'Нилом и его командой, и их «действительно тщательное исследование».

О'Нил надеется, что новые данные дадут другим ученым уверенность в том, что породы относятся к гадейскому периоду, и именно к этому периоду относятся признаки химии океана, тектоники плит и жизни, которые его коллеги находят в этих же породах. «Вот почему возраст этих пород так важен».