Poslední dobou se stává pravidlem, že když chcete najít doopravdy staré horniny, tak musíte do západní Austrálie. Miliardové stáří je tam cítit na každém kroku divokrásnou marťanskou krajinou. Právě odtud je známý i nejstarší materiál na Zemi, slavné krystaly zirkonu (křemičitanu zirkoničitého) z Jack Hills. Jak už to ale v podobných případech bývá, u nejstarších fosilií, hvězd, galaxií a podobně, objevitelem rekordních věcí chce být úplně každý a tak se i kolem zirkonu z Jack Hills vlečou spory.
Zatím poslední tah v partii o nejstarší pozemské horniny učinil John Valley z Wisconsinské univerzity v Madisonu, když s početným týmem spolupracovníků potvrdil vznik pozemské kůry přinejmenším před 4,4 miliardami let. Jinými slovy, nedlouho po samotnému vzniku Země v mladičké Sluneční soustavě. Krystaly zirkonu, s nimiž Valley a spol. pracovali, jsou tak opět doloženy jako nejstarší známý materiál jakéhokoliv druhu na Zemi.
Valley a spol. tím také silně podpořili hypotézu Chladné mladé Země (CEE, Cool Early Earth), podle níž čerstvá Země záhy po svém vzniku vychladla natolik, že se na ní objevily oceány kapalné vody. Jde o to, že by zmíněné krystaly zirkonu měly vznikat v kapalné vodě Podle Valleyho se to stalo asi tak před 4,4 až 4,3 miliardami let, dlouho před peklem Pozdního těžkého bombardování meteority (Late Heavy Bombardment). Jestli to tak bylo, tak je otázkou, kdy se na Zemi objevil život. Pokud nevnímáme vznik života jako absolutní zázrak všehomíra, na němž musela intenzivně spolupracovat všechna božstva, která si kdy lidstvo vymyslelo, pak lze docela rozumě očekávat, že se život objevil hned jak to šlo. V případě Chladné mladé Země tedy dost brzy. Zní to dobře, ale ve skutečnosti je to dost frustrující, protože z téhle doby nemáme kromě pár krystalů zirkonu vůbec nic. Takže bychom se mohli jen velmi hrubě dohadovat, jak tehdejší život mohl fungovat. Pokud by ale život vznikl až po Pozdním těžkém bombardování, tak se už tu a tam máme čeho chytit. Samozřejmě je ve hře i možnost, že život vznikl na Chladné mladé Zemi, byl zmasakrován v Pozdním těžkém bombardování, a pak se objevil znovu.
Vědci použili k analýze pradávných krystalů zirkonu tomografickou atomovou sondu (APT, Atom‑Probe Tomography), která společně s hmotnostní spektrometrií sekundárních iontů zajistila spolehlivé určení stáří zkoumaného zirkonu proměřením vlastností přimíšených atomů olova. Tyto atomy vytvořily cca 1 miliardu let po krystalizaci samotného zirkonu shluky, které Valley poeticky přirovnává k hrozinkám v pudinku.
Vznik, poměr zahrnutých izotopů a velikost těchto shluků, která činí méně než 50 atomů olova, dohromady fungují jako svého druhu hodiny, které potvrzují předpokládané stáří zirkonu z Jack Hills. Cenné informace poskytla i analýza poměrů izotopů kyslíku, obsaženého v tomto zirkonu.
Podle Valleyho a spol. vše svědčí ve prospěch hypotézy Chladné mladé Země, podle které čerstvě zrozená Země prožila intenzivní srážky s meteority, včetně šíleného střetu s tělesem velikosti Marsu, při němž vznikl dnešní Měsíc, a pak docela brzy vychladla. Oceány žhavé lávy v takovém případě nahradila voda o příjemné teplotě, ve které se mohlo dít leccos zajímavého.
|
Check out the oldest piece of Earth. |
Literatura
University of Wisconsin-Madison News 23. 2. 2014, Nature Geoscience 7: 219–223, Wikipedia (Jack Hills, Cool Early Earth, Atom-probe).
Důmyslný reaktor vyrobí z oxidu uhličitého kyslík pro vesmírné cesty
Autor: Stanislav Mihulka (30.05.2019)
Diskuze:
Samé dohady...
Jan Kment,2014-03-03 11:44:26
Selským rozumem bych soudil, že pokud se Země srazila s tělesem velikosti Marsu, musela se značně změnit její dráha a tudíž i podmínky pro život, přítomnost vody, chladnutí... K vychýlení z dráhy, pokud se nemýlím, stačí pouhé přiblížení podstatně menšího tělesa???
no
Roman Gramblička,2014-03-03 12:37:06
podle odhadů došlo ke zmíněné zrážce dost brzy (4,44 - 4,45 mld), zhruba 100 mil let po vzniku země. Jaké byly podmínky pro život před tím je uplně jedno, důležité je, že srážka nastavila pohybové parametry tak, že byly vhodné pro vznik života. Nicméně z textu plyne, že autor na tuto srážku jaksi zapoměl. Pak nemá smysl se dohadovat, zda krátce po vzniku země vznikl i oceán a potažmo život
pro Milana
Roman Gramblička,2014-03-03 10:38:55
Na počátku země bylo olova mnohem méně než dnes a kvůli odlišnému geochemickému chování se zirkonium a olovo nemají rádi a v minerálech se spolu nevyskytují, naopak Zr se často vyskytuje s U a Th. Tudíž lze oprávněně předpokládat, že všechno olovo v zirkonu je produktem rozpadu U a Th.
A co se kalibrace týče, je nutná? Neumím si ji pro tak staré objekty představit. Asi jen pracují s faktem, že polčas rozpadu je v čase konstantní a zkušeností. Kromě toho se k datování používají jen zirkony, které po předběžné analýze nevykazují metamiktní alteraci a tudíž v nich nedošlo k pozdější kontaminaci olovem
Jak se kalibrují hodiny
Martin Plec,2014-03-02 11:36:44
Zajímalo by mě, jak se takovéhle hodiny kalibrují. U hodin založených na měření radioaktivního rozpadu si to umím představit - změří se rychlost rozpadu za krátkou dobu, a pak se to extrapoluje.
Ale jak je to u hodin, které použili při měření stáří zirkonu?
Re: kalibrace hodin
Milan Štětina,2014-03-03 07:40:49
Já myslím, že ty hodiny jsou také založeny na radioaktivním rozpadu, jen nevím jak. U organických materiálů je to tak, že poměr normálního uhlíku C12 (se 6protony a 6neutrony) v jádře atomu a toho radioaktivního C14 (s 8neutrony) je v atmosféře konstantní. Radioaktivní varianta vzniká v horních vrstvách atmosféry působením slunečního větru (hlavně protony, částečně gama záření). Bude to záviset na intenzitě záření ze slunce a koncentrace uhlíku (ve formě CO2) v atmosféře. Poměr C14/C12 v atmosféře je známý (pro přesná měření se kalibruje pomocí letokruhů, protože se přeci jen trochu mění, pro starší vzorky, kde už nejsou dostatečně staré stromy se považuje za konstantní). Tím je i známý poměr v okamžiku "sežrání" CO2 z atmosféry rostlinou. A od té doby C14 ubývá známou rychlostí (poločas rozpadu C14 je 5700let). Metoda tedy určuje, kdy vyrostlo dřevo, ze kterého je předmět vyroben (u kostí kdy vyrostla tráva, kterou živočich sežral), nikoliv tedy kdy byl předmět vyroben (resp. kdy živočich zemřel).
U hornin se zřejmě také nějak zafixuje poměr nějakého izotopu v době ztuhnutí, možná v tom hraje roli i krystalická struktura, nicméně konkrétní radioaktivní reakce neznám. Taky by mě to zajímalo.
Proč by olovo v zirkonu nemohlo být již v době tuhnutí a muselo vznikat až radioaktivním rozpadem v pevné složce (jak naznačuje článek) nechápu.
Martin Plec,2014-03-03 09:15:38
To Jakub Rint: Je mi líto, ale odpověď na svoji otázku tam stále nevidím
To Milan Štětina: No právě, hodiny založené na rozpadu C14 se kalibrují porovnáním s jiným měřítkem, kde je rychlost toku času dobře měřitelná (tj. např. s letokruhy stromů). A je tam předpoklad, že po těch pár desítek tisíc let, kdy jsou použitelné, se poměr C14/C12 v atmosféře nezměnil.
Ale na základě čeho kalibrovali ty zirkonové hodiny? Zvlášť když podmínky před 4.4 mld lety se od těch dnešních radikálně lišily, takže lze těžko provádět extrapolace z kratších časových úseků.
Milan Štětina,2014-03-03 15:34:56
Hodiny založené na C14 se kalibrují (například podle letokruhů) jen pro zpřesnění měření. Pro základní určení stáří se vychází ze známého poměru (dnešního) C14/C12 ve vzduchu (důležitý je ten v CO2, který se používá pro fotosyntézu, ale jiného je tam stejně myslím minimum a taky bude ve stejném poměru) a známého poločasu rozpadu C14. Poměr C14/C12 se může změnit, pokud se výrazně změní radiace v atmosféře (a ta zase souvisí s vyzařováním slunce) nebo se objeví jiný zdroj radioaktivity (ale fakt ohromný, aby se to projevilo v celé atmosféře). Představuju si to tak, že bez kalibrace (pouze předpoklad konstantního poměru C14/C12 a známého poločasu rozpadu C14 - obojí lze změřit dnes) z poměru C14/C12 určím stáří s přesností - nevím plácnu +-150let a s kalibrací +-5let (přeci jen mohou být lokální rozdíly vlivem nedokonalého promíchání atmosféry).
Co se týče toho Zirkonu, to odpověděl Roman Gramblička výše (předpokládá se, že všechno olovo vzniklo rozpadem uranu). Opět vzniká chyba, pokud ve vzorku již nějaké olovo bylo, což snad lze nějak kvantifikovat (například zkusit nechat zatuhnout směs Pb+Zr+U - jak jsem pochopil Pb se oddělí a dostaneme krystal s Zr+U a někde vedle Pb) a tím určit/odhadnout chybu metody.
Kalibrovat se musí jen C14
Pavel A1,2014-03-03 20:20:27
Kalibrovat se musí jen hodiny založené na C14, protože jeho obsah ve vzduchu se mění spolu se sluneční činností a dalšími faktory.
Naproti tomu hodiny geologické založené na rozpadu Uranu či jiných dlouhožijících izotopů kalibrovat netřeba, protože jejich rozpad je stále stejně rychlý a počáteční koncentrace je dána krystalovou strukturou nerostu (ty radioaktivní atomy můžou být jen v určitém místě v krystalu, a proto je jejich počáteční poměr ve stejném nerostu stejný).
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
