Vremenske prilike i tektonika ploča su od vitalnog značaja za život. Oboje regulišu površinsku temperaturu planete i obezbeđuju bio-esencijalne hranljive materije. Ali kako i kada su ovi kritični procesi počeli na Zemlji još uvek je misterija. I da li je moguće da oni datiraju iz detinjstva Zemlje — Hadean Eon, pre više od četiri milijarde godina?
Centralni problem je u tome što Zemlja ne čuva nijednu stenu tog doba, tako da se geolozi moraju oslanjati isključivo na najstarije sačuvane materijale Hadea: cirkon Džek Hilsa iz udaljene zapadne Australije. Nije iznenađujuće da je cirkon Džek Hilsa hvaljen i doveden u pitanje zbog toga što sadrži (ili ne) potencijalne dokaze o najranijim znacima sedimenata i tektonike ploča na Zemlji.
Godinama su geolozi pokušavali da utvrde da li je cirkon Džek Hilsa kristalizovan iz magme koja nosi sedimente. Granitna magma koja sadrži sedimente poznata je kao granit dobijen iz sedimenata ili „S-tip“. Ali do sada, koristeći tradicionalne geohemijske proksije, rezultati su bili pomešani.
Tradicionalni dijagram diskriminacije koji koristi malu šaku elemenata u tragovima korišćen je za argumentaciju samo za retke, ili skoro nikakve S-tip granita na ranoj Zemlji. Međutim, pri niskom sadržaju fosfora (P) različite vrste izvora cirkona se nažalost preklapaju, što je posebno problematično jer cirkoni sa niskim P čine >95% najstarijih detritnih cirkona. Jasno je da je potrebno više informacija o elementima u tragovima cirkona.
U studiji objavljenoj u časopisu PNAS, istraživački tim predvođen prof. Rosom Mičelom sa Instituta za geologiju i geofiziku Kineske akademije nauka (IGGCAS) bavio se ovim problemom primenom precizne metode mašinskog učenja da bi prepoznao Hadean S- tipa cirkon. Ovaj novi pristup razlikuje cirkon S-tipa od cirkona ne-S-tipa, posebno sa sposobnošću da se identifikuje cirkon sa niskim P S-tipom u Hadeanu.
Dok se prethodni rad zalaže za retke granite S-tipa na ranoj Zemlji, ovo je prva studija koja ukazuje na obilno prisustvo Hadeanskog S-tipa cirkona. Sa mnogo većom preciznošću od 96%, oni su pokazali ne samo postojanje, već i obilje Džek Hilsovog S-tipa cirkona, koji datira čak pre 4,24 milijarde godina.
„To znači da su trošenje kore, taloženje sedimentnih stena i njihovo sahranjivanje i ugrađivanje u izvore magme možda počelo pre više od 4 milijarde godina“, rekao je Mičel.
Promene identifikovane mašinskim učenjem u granitima Hadean S-tipa su u skladu sa drugim geohemijskim karakteristikama, kao što su ciklusi izotopa Hf i povišene vrednosti δ 18 O, što dosledno ukazuje na vezu sa sudarom kontinenta i izgradnjom planina.
Daljnjom klasifikacijom globalnog detritnog cirkona tokom čitavog geološkog vremena, otkrili su da su se tako visoki vrhovi proporcija cirkona tipa S dešavali više puta od pre 4 milijarde godina. Iznenađujuće, otkrili su da su ovi vrhovi u skladu sa formiranjem superkontinenata.
„Izgleda kao ciklus, sa periodom od ~600 miliona godina zapanjujuće sličnim ciklusu superkontinenata. Kada se kontinenti sveta sudare, količina cirkona S-tipa se povećava, a zatim smanjuje tokom raspada“, rekao je Jiang Jilian, prvi autor studije.
Ovaj dosledan obrazac kroz vreme sugeriše da se proces kretanja i sudara ploča, vođen subdukcijom, odvija skoro od najranijih dana Zemlje. To znači da tektonika ploča vođena subdukcijom funkcioniše još od Hadeana.
„Graniti tipa S ubijaju dve muve jednim udarcem, tako što su znak i površinskog vremenskog uticaja (da bi se generisali sedimenti) i subdukcije ploča (da bi se sedimenti proizveli u komore magme)“, rekao je Mičel. „Sa ova dva procesa u suštini od prvog dana, Hadeanska Zemlja bi bila useljiva, omogućavajući nastanak života ne samo u hidrotermalnim otvorima, već iu Darvinovim toplim bazenima.
Bruce Votson, geohemičar sa Politehničkog instituta Rensselaer koji je uradio neke od temeljnih radova na cirkonu Džek Hilsa i nije bio uključen u studiju, rekao je: „Autori uvode novu strategiju sa svojim pristupom mašinskom učenju koja bi trebalo da postavi pozornicu (i standard) za budući rad na ranim zemaljskim cirkonima.“
Ova studija pokazuje potencijal mašinskog učenja za istraživanje i otkrivanje znanja koje je ranije bilo nedostižno korišćenjem tradicionalnih metoda. Dalje studije koje koriste rudarenje znanja zasnovano na veštačkoj inteligenciji trebalo bi da pruže novi uvid u drevnu istoriju Zemlje u budućnosti.
