Cyrkon może wywodzić w pole badających początki Ziemi

ŚWIADKOWIE NARODZIN ZIEMI

Wiadomo już, że Ziemia powstała ok. 4,6 mld lat temu, ale jest jeszcze wiele luk w wiedzy o tym, jak wyglądały początki naszej planety. "Świadkami" narodzin Ziemi mogą być najwyżej najstarsze minerały czy fragmenty skał. Poszukiwania takich pradawnych kamieni wcale jednak nie jest proste. Przez miliardy lat w skorupie ziemskiej zachodziły przecież ciągle reakcje chemiczne, które zmieniały strukturę materii, trudno więc znaleźć minerały, których żadne takie przemiany nie dotknęły. Kolejnym problemem, który interesuje naukowców, jest geochronologia danych skał, a więc ustalenie ich wieku.

"Jedynym minerałem, za pomocą którego możemy datować skały, które mają nawet ponad 4 mld lat, jest cyrkon - krzemian cyrkonu" - powiedziała w rozmowie z PAP kierownik badań, dr hab. Monika A. Kusiak z Instytutu Nauk Geologicznych PAN. Wyjaśniła, że cyrkon to materiał, który występuje w wielu rodzajach skał w postaci maleńkich ziarenek. Minerał ten zawiera wystarczająco dużo uranu 235 i uranu 238, które rozpadają się do radiogenicznego ołowiu 207 i 206 ze stałym tempem. Ze stosunków tych izotopów geochronolodzy umieją obliczyć wiek danej próbki.

NAJSTARSZE KAMIENIE NA ŚWIECIE

Na razie najstarsze na świecie ziarna cyrkonu - a zarazem najstarsze odnalezione minerały - zidentyfikowano w zachodnioaustralijskich wzgórzach Jack Hills. Cyrkony stamtąd liczą aż 4,46 mld lat, jednak zostały one włączone do o wiele młodszej skały. Z kolei najstarsza skała - gnejs znaleziony w Kanadzie (również zawiera cyrkon) - liczy 4,03 mld lat. Do innych najbardziej leciwych skał naszej planety zaliczono jeszcze skały znalezione w Grenlandii, w Północnych Chinach i skały z Enderby Land we wschodniej Antarktydzie. Wiek tych ostatnich oszacowano na prawie 4 mld lat.

Cyrkony z Antarktydy trafiły jednak do rąk dr hab. Moniki A. Kusiak i jej zespołu z Australii, Niemiec i Szwecji. Badacze zaczęli podejrzewać, że minerał jest o wiele młodszy niż było to wcześniej ustalone. Dalsze szczegółowe badania na pojedynczym mikrowycinku cyrkonu pokazywały coś dziwnego - jednym razem, że minerał ma 3,5 mld lat, a innym - że ma 4 mld.

Geologom nie są straszne pomyłki w datowaniu rzędu dekad, wieków, a czasem tysięcy czy milionów lat. Ale niedokładności rzędu pół miliarda lat? To było zbyt wiele, żeby machnąć na to ręką. Zespół Moniki A. Kusiak postanowił dociec, skąd się biorą te różnice. Z mikrofragmentu cyrkonu geochronolodzy wycięli więc jeszcze mniejszy fragmencik o boku rzędu nanometrów - i dokładnie zbadali jego strukturę.

OŁÓW, KTÓRY SIĘ SKUPIŁ

Pod transmisyjnym mikroskopem elektronowym w cyrkonie zauważono coś niespodziewanego - nieregularne skupiska nanokuleczek ołowiu. W niektórych miejscach takiego ołowiu jest bardzo dużo - w innych - znacznie mniej. A to całkowicie zmieniało wyniki datowania. Jeśli podczas pomiaru trafiło się na skupisko ołowiu - wychodziło na to, że wiek cyrkonu jest większy, a jeśli skupisko się ominęło - wiek cyrkonu wychodził mniejszy. Wystarczyło przesunąć miejsce pomiaru zaledwie o nanometry.

Dr Kusiak wyjaśniła, że jest to pierwsze na świecie odkrycie nieregularnego rozłożenia ołowiu w cyrkonie. Skupiska nanokuleczek ołowiu - zdaniem Kusiak - mogły powstać w przeszłości, kiedy minerał narażony był na wysokie temperatury, które zmieniły układ ołowiu w minerale. Wyniki badań zespołu ukazały się w kwietniu w prestiżowym czasopiśmie PNAS (http://www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1415264112)

Zespół dr Kusiak szacuje, że cyrkon z Antarktydy nie ma aż 4 mld lat, ale znacznie mniej - ok. 3,6 mld lat. Te wyniki mogą sprawić, że skała z Enderby Land znacznie spadnie w rankingu najstarszych skał na świecie. "W niektórych innych przypadkach też trzeba będzie sprawdzić, czy jedne z najstarszych skał na świecie rzeczywiście są takie stare" - skomentowała badaczka.

PAP - Nauka w Polsce, Ludwika Tomala

lt/ agt/