Саткоски, который является первым автором нового отчета по химии океана за этот отдаленный период, говорит, что традиционная геологическая мудрость предполагала океаническую планету с небольшой или нулевой сушей над волнами. «Начиная с 1960-х годов, по разным причинам люди утверждали, что континентальная масса очень мала, и поэтому выветривания недостаточно, чтобы повлиять на химию океана. Но не было так много реальных данных, полученных более 3 миллиардов лет назад, чтобы подтвердить это."
Открытие окаменелых останков бактерий более 3 миллиардов лет назад изменило эту картину, говорит Саткоски. "Но если в океане была жизнь, вам понадобится некоторое количество континентального выветривания, чтобы доставить фосфор, чтобы организмы могли жить."
Основное влияние на химию океана сегодня оказывают гидротермальные потоки (горячая вода, которая циркулировала через земную кору) и выветривание поверхности (речной перенос материала, эродированного с суши в океан).
Оценить каждое влияние 3.26 миллиардов лет назад профессор геологии Кларк Джонсон и Саткоски собрали образцы из Южной Африки и сравнили изотопы в двух формах горной породы, называемой барит.
Цементированные гранулы сформировались в воде, а затем слились после падения на дно океана.
На дне океана образовался твердый или пластинчатый барит. Джонсон, Саткоски и его коллега Брайан Бирд предположили, что гранулированная порода будет отражать химический состав океанской воды и, следовательно, любой эродированный континентальный материал.
Барит с лезвиями представляет собой смесь химии океана и гидротермального потока. Исследование основывалось на точных измерениях изотопов — атомов, которые химически идентичны, но имеют разные массы. Зная, что стронций, полученный из земли, имеет немного более высокое соотношение стронция 87, чем стронций, полученный из гидротермальной циркуляции, ученые сравнили изотопы в каждом типе барита.
Результатом была почти бесконечно малая — но все же значительная — разница в соотношении изотопов, означающая, что гранулированный барит действительно был получен из отложений, эродированных с суши.
Другими словами, происходила значительная эрозия 3.26 миллиардов лет назад.
Их отчет, только что опубликованный в журнале Earth and Planetary Science Letters, отодвигает первую твердую дату крупномасштабной континентальной эрозии на 400 миллионов лет назад.
«Это предположение, какая часть поверхности планеты была сушей, но она могла достигать двух третей площади сегодняшних континентов», — говорит Джонсон, возглавляющий Институт астробиологии НАСА в Университете Висконсина. "По некоторым предыдущим оценкам континентов вообще не было."
«Когда люди думали о химии океана, они всегда были сосредоточены на гидротермальных потоках, но данных было мало», — говорит Джонсон. "Мы пытаемся ввести некоторые данные в уравнение."
Находка о континентах совпадает с свидетельствами изверженных горных пород, образовавшихся в горячих расплавленных породах, которые указывают на то, что поверхность стала достаточно жесткой, чтобы поддерживать горные пояса, которые в этот период должны были разрушиться. «Теперь, когда у нас есть более полная картина, история становится более последовательной», — говорит Саткоски.
Результат также согласуется с климатическими данными, поскольку интенсивное континентальное выветривание может быть результатом увеличения содержания углекислого газа в атмосфере. По словам Саткоски, хотя в то время солнце было относительно холодным, океаны не замерзли. "Это говорит о том, что в атмосфере было больше парниковых газов, что привело бы к более теплому климату в сочетании с усилением выветривания, потому что углекислый газ создает углекислоту и кислотные дожди, которые ускоряют химическое выветривание."
Наличие континентов также указывает на то, что широкие, медленные движения тектоники плит начались в это далекое время. «Традиционная мудрость гласит, что у Земли было несколько континентов, потому что на ней не было тектоники плит, из которой состоят континенты», — говорит Саткоски. "Наши доказательства говорят об обратном.«В целом результат обеспечивает удовлетворительное объединение различных потоков доказательств, — говорит Джонсон. "Мы движемся к объяснению наличия жизни и питательных веществ в океане, а также того, почему Земля не была заморожена. Кажется, что они подходят друг другу, но это совсем другая картина ранней Земли, чем у нас всего 20 лет назад.