Stenar från den östra stranden av Hudson Bay i Kanada innehåller delar av någon av jordens tidigaste skorpa, nya forskningsresultat.
Klipporna själva är graniter som är 2,7 miljarder år gamla, men de har fortfarande de kemiska signalerna från föregångsbergarna som smälts och återvanns för att bilda de berg som finns idag. Den nya studien, publicerad online idag (17 mars) i tidskriften Science, konstaterar att dessa föregångare bildades för cirka 4,3 miljarder år sedan.
Jorden är 4,6 miljarder år gammal, och den astronomiska påverkan som bildade månen ägde rum för cirka 4,5 miljarder år sedan. Det gör att föregångaren vaggar till de kanadensiska graniterna bland de tidigaste skorporna efter den månbildande inverkan, säger studieledaren Jonathan O'Neil, en geovetenskapsman vid University of Ottawa i Kanada.
Hadean historia
Den nya forskningen är ett försök att kika tillbaka till Hadean eon, en mystisk och ganska smält fas av jordhistorien. Hadean börjar med jordbildning och slutar för ungefär 4 miljarder år sedan, och mycket få geologiska rester av denna tid finns kvar. De flesta stenar från Hadean återvanns för länge sedan tillbaka till planetens mantel.
"Stenar som är 3,6 till 3,8 miljarder år gamla eller äldre, vi kan räkna dem på fingrarna på oss, i princip", sa O'Neil till Live Science. "Vi har en mycket begränsad mängd stenprov för att förstå de första miljarder åren av jordhistorien."
De graniter som hittas norr om Kanadas Hudson Bay kommer inte från Hadean, men de stöter upp mot Nuvvuagittuq greenstone-bältet, en formation som tros innehålla de äldsta kända klipporna på jorden, mellan 3,8 miljarder och 2,48 miljarder år gamla. (Det enda äldre geologiska materialet är små mineralkorn som kallas zirkoner från Australiens Jack Hills, men de ursprungliga stenarna som höll dessa korn har för länge sedan förvitrats bort.)
Vissa forskare tror att både Jack Hills zirkoner och Nuvvuaguittuq greenstone-bältet innehåller spår av det tidigaste livet på planeten, även om dessa fynd är kontroversiella.
Ett geologiskt släktträd
O'Neil och hans medförfattare, Richard Carlson från Carnegie Institution for Science, var intresserade av de 2,7 miljarder år gamla graniterna eftersom de visste att stenar av den typen måste bildas av en "föräldrar" som hade har begravts och delvis smält innan reformeringen. Frågan var, hur gammal var den förälderrocken?
För att ta reda på det, forskarna vände sig till samarium-neodymium-datering, en metod som använder förhållanden mellan olika variationer av dessa två sällsynta jordelement för att bestämma ålder. En molekylär variation, eller isotop, av samarium, samarium-146, finns inte längre på jorden: Det hela genomgick radioaktivt förfall inom de första 500 miljoner åren av planetens historia, sade O'Neil.
Samarium-146 förfaller till neodym-142, så varje sten som bildades efter de första 500 miljoner åren av jordens historia har samma förhållande mellan neodym-142 och andra neodym-isotoper. Allt berg som visar variation i detta neodymförhållande måste ha bildats under de första 500 miljoner åren av jordhistorien, sade forskarna.
Det var just den typen av variation som forskare hittade i Hudson Bay bergarter - ett underskott i förhållandet neodym-142 till neodymium-144 jämfört med moderna bergarter.
"Det betyder att deras förälderrock måste vara väldigt gammal," sade O'Neil. Forskarna fann också att moderberg var troligen basaltisk havskorpa snarare än torrt land.
Forskarna uppskattar att moderberg var 1,5 miljarder år äldre än de moderna graniterna som överlever i dag. Det är intressant inte bara för att moderrocken var en av de tidigaste jordskorporna på jorden, sa O'Neil, men för att moderrocken fastnade så länge innan den återvanns. Dagens havskorpa kvarstår på ytan i bara cirka 200 miljoner år innan den skjuts tillbaka in i manteln och delvis smälts, sade O'Neil. Hudson Bay-granitternas bergarter stannade vid ytan i mer än en miljard år innan de återvanns, fem gånger så länge som dagens havskorpa överlever.
