Hur såg jorden ut för 3,2 miljarder år sedan? Nya bevis tyder på att planeten var täckt av ett stort hav och hade inga kontinenter alls.
Kontinenter uppträdde senare, eftersom plattaktonik pressade enorma, steniga landmassor uppåt för att bryta havsytorna, rapporterade forskare nyligen.
De hittade ledtrådar om denna forntida vattenvärld bevarad i en bit av antika havsbotten, som nu ligger i utkanten av nordvästra Australien.
För omkring 4,5 miljarder år sedan bildade höghastighetskollisioner mellan damm- och rymdrock bergens början: en bubblande smält sfär av magma som var tusentals mil djup. Jorden kyldes när den snurrade; så småningom, efter 1 000 till 1 miljon år, bildade den kylande magmaen de första mineralkristallerna i jordskorpan.
Under tiden kan jordens första vatten ha transporterats här av isrika kometer utanför vårt solsystem, eller så kan det ha kommit i damm från molnet av partiklar som födde solen och dess kretsande planeter, runt jordens bildning.
När jorden var ett hett magmahav, rymde vattenånga och gaser ut i atmosfären. "Det regnade sedan ut från atmosfären eftersom förhållandena blev tillräckligt coola," sade huvudstudieförfattaren Benjamin Johnson, biträdande professor vid Institutionen för geologiska och atmosfäriska vetenskaper vid Iowa State University.
"Vi kan inte riktigt säga vad källan till vattnet är från vårt arbete, men vi antyder att oavsett källan, det var när magmahavet fortfarande fanns," sade Johnson till Live Science i ett e-postmeddelande.
I den nya studien vände Johnson och medförfattaren Boswell Wing, docent i geologiska vetenskaper vid University of Colorado Boulder, sig mot Panoramas unika landskap i den australiensiska utmarken. Dess steniga landskap bevarar ett hydrotermiskt system från 3,2 miljarder år sedan, "och registrerar hela havskorpan från ytan ner till värmemotorn som drev cirkulationen," sade Johnson.
I det klumpiga havsbotten bevarades olika versioner, eller isotoper, av syre; över tid kan förhållandet mellan dessa isotoper hjälpa forskare att avkoda förändringar i forntida havstemperatur och globala klimat.
Men forskarna avslöjade något oväntat genom sin analys av mer än 100 sedimentprover. De fann att 3,2 miljarder år sedan hade hav mer syre-18 än syre-16 (det senare är vanligare i det moderna havet). Deras datormodeller visade att på global skala lutar kontinentala landsmassor syre-18 från oceanerna. I frånvaro av kontinenter skulle haven ha mer syre-18. Och förhållandet mellan dessa två syreisotoper antydde att det för närvarande inte fanns några kontinenter, fann studien.
"Detta värde är annorlunda än det moderna havet på ett sätt som lättast kan förklaras av en brist på tillväxtkontinental skorpa," sade Johnson i e-postmeddelandet.
Andra forskare har tidigare föreslagit idén att jorden en gång var täckt av havet, sade Johnson. Men det finns mindre enighet om hur mycket av den skorpan som var synlig över havet. Denna nya upptäckt "ger faktiska geokemiska begränsningar för förekomsten av mark över havet," förklarade han.
Utsikterna till en forntida vattenvärldsjord erbjuder också ett nytt perspektiv på en annan spännande fråga: var planetens tidigaste livsformer dök upp och hur de utvecklades, skrev forskarna i studien.
"Det finns två stora läger för livets ursprung: hydrotermiska ventiler och dammar på land," sade Johnson. "Om vårt arbete är korrekt, betyder det att antalet miljöer på land för liv som ska dyka upp och utvecklas var riktigt litet eller frånvarande tills någon gång efter 3,2 miljarder år sedan."
Resultaten publicerades online idag (2 mars) i tidskriften Nature Geoscience.
Redaktörens anmärkning: Rubriken för den här artikeln uppdaterades den 3 mars för att korrigera åldern på en kontinentfri jord; medan bevisen i denna studie går till mer än 3 miljarder år sedan, var jorden vid den tiden bara 1,5 miljarder år gammal, inte 3 miljarder år gammal.
