Naučnici su krenuli na putovanje unazad kako bi otkrili misterije rane istorije Zemlje, koristeći sićušne mineralne kristale zvane cirkoni za proučavanje tektonike ploča pre milijardi godina. Istraživanje baca svetlo na uslove koji su postojali na ranoj Zemlji, otkrivajući složenu interakciju između Zemljine kore, jezgra i pojave života.
Tektonika ploča dozvoljava toploti iz unutrašnjosti Zemlje da pobegne na površinu, formirajući kontinente i druge geološke karakteristike neophodne za pojavu života. Shodno tome, „postojala je pretpostavka da je tektonika ploča neophodna za život“, kaže Džon Tarduno, koji predaje na Odeljenju za nauke o Zemlji i životnoj sredini na Univerzitetu u Ročesteru. Ali nova istraživanja bacaju sumnju na tu pretpostavku.
Tarduno, Vilijam R. Kenan, mlađi profesor geofizike, je vodeći autor rada objavljenog u časopisu Nature u kojem se ispituje tektonika ploča iz vremena pre 3,9 milijardi godina, kada naučnici veruju da su se prvi tragovi života pojavili na Zemlji.
Istraživači su otkrili da se tektonika mobilnih ploča nije dešavala tokom ovog vremena. Umesto toga, otkrili su, Zemlja oslobađa toplotu kroz ono što je poznato kao stagnirajući režim poklopca. Rezultati pokazuju da iako je tektonika ploča ključni faktor za održavanje života na Zemlji, nije uslov da život nastane na planeti sličnoj zemaljskoj.
„Otkrili smo da tektonike ploča nije bilo kada se prvi put mislilo da je život nastao, i da nije bilo tektonike ploča stotinama miliona godina nakon toga“, kaže Tarduno. „Naši podaci sugerišu da kada tražimo egzoplanete koje sadrže život, planete ne moraju nužno da imaju tektoniku ploča.
Istraživači nisu prvobitno krenuli da proučavaju tektoniku ploča.
„Proučavali smo magnetizaciju cirkona jer smo proučavali Zemljino magnetno polje“, kaže Tarduno.
Cirkoni su sićušni kristali koji sadrže magnetne čestice koje mogu da zaključaju magnetizaciju Zemlje u vreme kada su cirkoni formirani. Datiranjem cirkona, istraživači mogu konstruisati vremensku liniju koja prati razvoj Zemljinog magnetnog polja.
Jačina i smer Zemljinog magnetnog polja se menjaju u zavisnosti od geografske širine. Na primer, trenutno magnetno polje je najjače na polovima, a najslabije na ekvatoru. Naoružani informacijama o magnetnim svojstvima cirkona, naučnici mogu zaključiti na relativnim geografskim širinama na kojima su se cirkoni formirali. To jest, ako je efikasnost geodinama – procesa koji generiše magnetno polje – konstantna i intenzitet polja se menja tokom perioda, geografska širina na kojoj se formiraju cirkoni takođe mora da se menja.
Ali Tarduno i njegov tim otkrili su suprotno: cirkoni koje su proučavali iz Južne Afrike pokazali su da se tokom perioda od pre oko 3,9 do 3,4 milijarde godina jačina magnetnog polja nije promenila, što znači da se ni geografske širine nisu promenile.
Pošto tektonika ploča uključuje promene u geografskim širinama različitih kopnenih masa, kaže Tarduno, „tektonski pokreti ploča verovatno se nisu dešavali tokom ovog vremena i mora da je postojao drugi način na koji je Zemlja uklanjala toplotu.
Dalje pojačavajući svoje nalaze, istraživači su pronašli iste obrasce u cirkonima koje su proučavali iz Zapadne Australije.
„Ne kažemo da su se cirkoni formirali na istom kontinentu, ali izgleda da su se formirali na istoj nepromenljivoj geografskoj širini, što jača naš argument da u to vreme nije bilo tektonskog kretanja ploča“, kaže Tarduno.
Zemlja je toplotni motor, a tektonika ploča je na kraju oslobađanje toplote sa Zemlje. Ali stagnirajuća tektonika poklopca—koja dovodi do pukotina na površini Zemlje—je još jedan način omogućavanja toploti da pobegne iz unutrašnjosti planete da bi se formirali kontinenti i druge geološke karakteristike.
Tektonika ploča uključuje horizontalno kretanje i interakciju velikih ploča na površini Zemlje. Tarduno i njegove kolege izveštavaju da su se, u proseku, ploče iz poslednjih 600 miliona godina pomerile najmanje 8.500 kilometara (5280 milja) na geografskoj širini. Nasuprot tome, tektonika stagnirajućeg poklopca opisuje kako se najudaljeniji sloj Zemlje ponaša kao ustajali poklopac, bez aktivnog horizontalnog kretanja ploče.
Umesto toga, spoljni sloj ostaje na mestu dok se unutrašnjost planete hladi. Veliki pramenovi rastopljenog materijala koji potiču iz duboke unutrašnjosti Zemlje mogu izazvati pucanje spoljašnjeg sloja. Tektonika stagnirajućih poklopaca nije tako efikasna kao tektonika ploča u oslobađanju toplote iz Zemljinog omotača, ali ipak može dovesti do formiranja kontinenata.
„Rana Zemlja nije bila planeta na kojoj je sve bilo mrtvo na površini“, kaže Tarduno. „Stvari su se i dalje dešavale na površini Zemlje; naše istraživanje pokazuje da se jednostavno nisu dešavale kroz tektoniku ploča. Imali smo barem dovoljno geohemijskog ciklusa koji su obezbeđivali procesi stagnirajućih poklopaca da bismo stvorili uslove pogodne za nastanak života.“
Dok je Zemlja jedina poznata planeta koja doživljava tektoniku ploča, druge planete, kao što je Venera, doživljavaju stagnirajuću tektoniku poklopca, kaže Tarduno.
„Ljudi su skloni da misle da stagnirajuća tektonika kapaka neće izgraditi planetu pogodnu za život zbog onoga što se dešava na Veneri“, kaže on. „Venera nije baš lepo mesto za život: ima razornu atmosferu ugljen-dioksida i oblake sumporne kiseline. To je zato što se toplota ne uklanja efikasno sa površine planete.“
Bez tektonike ploča, Zemlju je možda zadesila slična sudbina. Dok istraživači nagoveštavaju da je tektonika ploča možda počela na Zemlji ubrzo nakon 3,4 milijarde godina, geološka zajednica je podeljena na određeni datum.
„Mislimo da je tektonika ploča, na duge staze, važna za uklanjanje toplote, stvaranje magnetnog polja i održavanje stvari na našoj planeti pogodnim za život“, kaže Tarduno. „Ali, na početku, i milijardu godina kasnije, naši podaci pokazuju da nam tektonika ploča nije bila potrebna.“
