iPon Cikkek

A Föld legidősebb ásványa

Dátum | 2014. 02. 26.
Szerző | Jools
Csoport | EGYÉB

4,567 milliárd évvel ezelőtt 150 millió kilométerre a Naptól egy olvadt kőzetekből álló gömbölyded objektum szilárd kérget kezdett növeszteni. Nagyon keveset tudni arról, hogy az azóta Föld néven ismert égitest milyen is lehetett ezekben a korai időkben, mivel az elsőként megszilárduló kéreg anyaga azóta szinte teljesen kicserélődött, illetve újrafelhasználódott. A köpenybe lebukva megolvadt, hogy aztán átalakulva újra a felszínre törjön, vagy még odafent alakult át a korai, illetve a késői nagy bombázásnak nevezett időszakokban, amikor létezésének első pár száz millió évében rendszeresen hatalmas becsapódások érték bolygónkat. A geológusok a reménytelennek tetsző küldetés ellenére nem adták fel a bolygó ősi kérgének felkutatására tett kísérleteket, és sikerrel is jártak. Legfőbb szövetségeseik a Föld korai történetének felderítésében a cirkonoknak nevezett ásványok. Ezek az aprócska szilikát kristályok több milliárd évet is képesek gyakorlatilag változatlanul átvészelni, és eredeti kőzeteikből kiragadva, jelentős mértékben felhevítve és óriási nyomásnak kitéve is megőrzik kémiai jellegzetességeiket. A cirkon kristályok másik nagy előnye, hogy a cirkóniumból, szilíciumból és oxigénből álló kristályszerkezet gyakran ejt csapdába idegen elemeket, köztük radioaktív izotópokat, például uránt is, illetve ennek bomlástermékét, az ólmot. A két elem arányából pedig pontos információk deríthetők ki az ásvány korával kapcsolatban.
2001-ben egy csapat kutató Ausztrália Jack Hills nevű régiójában ráakadt egy cirkon kristályra, amely a datálás alapján 4,4 milliárd éve keletkezett, minden más ismert kőzetet messze lekörözve, ami a korát illeti. A kristály 3 milliárd éve képződött üledékes kőzetek rétegei közt rejtőzött. Az ásvány kedvező tulajdonságai ellenére a kormeghatározási módszerek ilyen távoli időpontok esetében meglehetősen bizonytalanok, így nem csoda, hogy sokan szkeptikusan fogadták az ausztráliai lelet korával kapcsolatos eredményt. A datálás során nagysebességű ionokkal bombázták az ásványt, atomról atomra igyekezve meghatározni annak összetételét. A módszerrel az egyébként is nagyon aprócska ásványnak egyszerre csak nagyon kis része vizsgálható, így jogosnak nevezhető kétségek merültek fel azzal kapcsolatban, hogy a megvizsgált részek vajon hűen tükrözik-e a minta korát. Felmerült, hogy a datálásra használt urán- és ólomatomok esetleg elvándorolhatnak eredeti helyükről a kristályrácsban, így a vizsgált minták izotóparányai nem feltétlenül egyeznek a teljes kőzet izotóparányaival. Az uránatomok ugyanis bomlásuk során alfa-részecskéket sugároznak ki, és ezzel egy időben a sugárzással ellentétes irányba mozdulnak el. Ennek során más atomokkal ütköznek, megbontva a rács szerkezetét. Akadnak azonban más módszerek is az eredmények pontosítására. John Valley, a Wisconsini Egyetem kutatója és kollégái a napokban jelentettek meg egy tanulmányt a Nature Geoscience oldalain, amelyben a Jack Hills-i cirkon korával foglalkoznak. Egyfajta geológiai röntgenmódszer révén képesek voltak nyomon követni az ólomatomok útját az ásványban, és ezzel hitelesíteni a datálást. A kutatók 0,0001 milliméter hosszúságú tűket vájtak ki a cirkonból, majd egy készülék segítségével feltérképezték a mintákban az egyes atomok elhelyezkedését. A kristályrács meglepően sértetlennek bizonyult. A jelek szerint az ólom valóban elmozdult valamennyire, apró csomókat hozva létre az anyagban.
Amikor az izotópok arányát ezen csomókban vizsgálták a kutatók, elképesztően magas számot kaptak a minta korára: egymilliárd évvel többet, mint amennyi a Naprendszer életkora. A cirkon pereméről vett minták viszont „mindössze” 3,4 milliárd évesnek bizonyultak. A jelek szerint az történt, hogy az eredeti kristály körül nagyjából egymilliárd évvel annak keletkezése után egy újabb cirkonréteg nőtt, feltehetően egy felhevülési folyamat eredményeként. Ami a csomók korát illeti, a bomló uránatomok elmozdulása során olyan régiók jöttek létre az anyagban, ahol a radioaktív elemek alacsony energiákon raktározódhattak. A már említett felhevülés során a szabadabban mozgó atomok egy része utat talált ezekre a helyekre. Mivel az urán izotópjainak aránya a korai Földön más volt, mint a felhevülés idején a csomókba bevándorló atomok közt, a csomók izotóparánya nem tükrözi hűen a minta korát. Amikor azonban az aktuálisan vizsgált tű minden egyes atomját számba vették, 4,4 milliárd évet kaptak eredményül a minta korára. A jelek szerint az ólomatomok valóban elmozdultak valamennyire az évmilliárdok során, ahhoz azonban nem mozogtak eleget, hogy a vizsgált nagyságú mintákban felborítsák az izotópok arányát. A világ legidősebb ásványa tehát kiállta a próbát.
Hogy mindez mit jelent a Föld történetével kapcsolatban? A Jack Hills-i cirkon alig 200 millió évvel a bolygó kialakulását követően keletkezett. Emberi szemmel nézve úgy tűnhet, hogy eddigre jókora időszak eltelt a Föld születése óta, a geológiai skálát tekintetbe véve azonban már másként fest a helyzet: a cirkont eredetileg raktározó kőzet keletkezésekor a Föld jelenlegi korának mindössze 4 százalékánál tartott. Az ásvány anyagának alaposabb vizsgálata alapján a szakértők úgy vélik, hogy az egy óceán alatti kéregrészben formálódott, ami azt jelenti, hogy a fiatal Föld már tetemes vízkészletekkel rendelkezett, és akár az életre is alkalmas lehetett. Mindez azt is jelenti, hogy a 200 millió éves bolygó már szilárd kéreggel, legalábbis kéregrészekkel bírt, vagyis a Holdat megformáló feltételezett becsapódás után közvetlenül szilárdulni kezdett a felszín. Egy emberi hajszál vastagságának duplájánál alig nagyobb ásványtöredék elemzéséből persze véges mennyiségű információt lehet kihámozni. A geológusok azonban azt remélik, hogy idővel talán egy kézzel fogható méretű kődarab is előkerülhet a Föld történetének hajnaláról. A legidősebb olyan kőzetek, amelyeknek korát senki sem vitatja, 4 milliárd évesek, vagyis 400 millió évvel fiatalabbak a Jack Hills-i cirkonnál. Ha sikerülne ráakadni egy hasonló korú kőzetre, amely többfajta ásványt is tartalmaz, rengeteget tudhatnánk meg bolygónk korai állapotáról.
Új hozzászólás írásához előbb jelentkezz be!

Eddigi hozzászólások

4. astronaut_...
2014.02.26. 14:03
A belsejéről a sztarvarzos folyosók jutnak eszembe. Egyébként gyönyörű.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
3. balrogh
2014.02.26. 16:31
Hát ez nekem már túl " szakmai " : ((( de örülök a sikernek : )
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
2. pdx06
2014.03.02. 09:34
Szerintem meg minden egyidős a földdel.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
2014.03.02. 14:38
nagyon nem igaz... mert az atomok nem a Földdel egyidősek, a vegyületek, kristályok meg a fenti példa alapján is látszik, hogy megint nem.

szóval mire írtad?
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!