Czego można się w ten sposób dowiedzieć? Izotopy i pierwiastki wchodzące w skład takich kryształów dostarczają informacji na temat warunków, w jakich powstały. A zebrane dane sugerują, iż miało to miejsce w warunkach subdukcji, za sprawą których jedna krawędź płyty tektonicznej wsuwa się pod krawędź sąsiedniej. Mając taką wiedzę naukowcy są w stanie określić między innymi ramy czasowe, w których występowały procesy związane z początkami ziemskiej tektoniki.

Kryształy cyrkonu niczym kapsuły czasu

Autorzy badań w tej sprawie zaprezentowali swoje ustalenia na łamach AGU Advances. Ich praca jest niezwykle ważna, ponieważ aktywność tektoniczna najprawdopodobniej przełożyła się na stworzenie warunków umożliwiających przetrwanie życia na naszej planecie. Było to możliwe między innymi za sprawą zmiany składu oceanów i atmosfery. Poznając okoliczności, w jakich się to stało, badacze będą mogli określić dokładny przebieg wydarzeń sprzed miliardów lat a także skuteczniej poszukiwać planet nadających się do utrzymania życia. 

Badaniami kierowała Nadja Drabon z Uniwersytetu Harvarda, która wraz ze współpracownikami dokonała analiz cyrkonów z tzw. pasa zieleńcowego. Celem było zrekonstruowanie okoliczności, w jakich doszło do uformowania tych ciał. W toku poszukiwań okazało się, że cyrkony te około 3,8 mld lat temu zawierały sygnatury hafnu i pierwiastków śladowych, które przypominały współczesne skały powstające w strefach subdukcji, czyli na krawędziach płyt tektonicznych.

Rekonstrukcja geologicznej historii naszej planety jest trudna, ponieważ skorupa ziemska podlega ciągłym zmianom, dlatego trudno jest określić, co i kiedy się działo. Przełomowe w tej sprawie może okazać się znalezisko obejmujące 33 mikroskopijne kryształy cyrkonu, pochodzące z okresu od 4,15 do 3,3 miliarda lat. Do ich odkrycia doszło w obrębie pasa zieleńcowego Barberton w Republice Południowej Afryki. Dzięki bogactwie informacji, jakich mogą dostarczyć takie kryształy, naukowcy określają je mianem kapsuł czasu.

Globalne zmiany czy tylko lokalne anomalie?

Wiedząc, iż kryształy cyrkonu z Barberton powstały na krawędziach płyt tektonicznych, Drabon i reszta jej zespołu mogli z dużą dozą prawdopodobieństwa stwierdzić, że tektonika płyt zachodziła co najmniej 3,8 mld lat temu. Sygnatury geochemiczne stały się wtedy zaskakująco podobne do współczesnych, co z kolei sugeruje, że środowisko zaczęło stawać się coraz bardziej przyjazne dla życia. 

Chcąc przekonać się, czy ówczesne zmiany miały lokalny czy też globalny charakter, naukowcy porównali wyniki swoich badań z danymi dotyczącymi kryształów cyrkonu pochodzących z tego samego okresu z innych części świata. Wszystko wskazuje na to, że procesy takie jak te zaobserwowane w pasie zieleńcowym Barberton zachodziły na znacznie większą skalę. Innymi słowy, Ziemia zaczęła się zmieniać, tworząc warunki sprzyjające przetrwaniu życia.