Na Zemi panuje desková tektonika. Kredit: whybecausescience.com.

Naše planeta je výjimečná. I když se pokusíme mít nadhled, Země je doopravdy ve Sluneční soustavě unikátní. Máme velké oceány, pestrou atmosféru plnou zajímavých plynů, a také pozoruhodně aktivní povrch, na němž se v geologickém měřítku času odehrává ohromující divadlo deskové tektoniky. Litosféra, kterou tvoří zemská kůra a nejsvrchnější vrstvy zemského pláště, je rozlámaná na tektonické desky, které plují na plastické vrstvě zemského pláště, takzvané astenosféře. Fungující deskovou tektoniku nám ostatní planety a měsíce Sluneční soustavy mohou jen tiše závidět.

Roberta Rudnick. Kredit: UC Santa Barbara

Při pohybech tektonických desek se zvedají nová pohoří, burácejí vulkány a zem svírají křeče zemětřesení. Stačí jen přivřít oči a představit si, jak se divoce ženou miliony let geologické historie, a tektonické desky se během nich zmítají jako nezměrné lodě v bouři věků. Jak podotýkají komentátoři, desková tektonika, to jsou životní projevy téhle planety. Jejich prostřednictvím nám Země dává najevo, že nežijeme na hromadě mrtvého kamení, ale na něčem mnohem zajímavějším a také nebezpečnějším. Kdy ale vlastně desková tektonika začala?

Geologové se o tom už dlouho dohadují. Někteří odborníci se domnívají, že se desková tektonika na Zemi spustila velmi záhy po vzniku planety, tedy někdy před 4,5 miliardami let. Jiní si zase myslí, že k tomu došlo naopak poměrně nedávno, před pouhými 800 miliony let. Tedy zhruba v době, kdy vznikaly hlavní skupiny živočichů. Anebo k tomu došlo někdy mezi tím.

Tektonické desky. Kredit: USGS.

Geoložka Roberta Rudnick z Kalifornské univerzity v Santa Barbaře a její tým teď v časopisu Science publikovali geochemický výzkum, podle něhož se desková tektonika rozeběhla zhruba před 3 miliardami let. Badatelé se zaměřili na obsah jednoho prvku, jímž se naše planeta liší od ostatních terestrických planet Sluneční soustavy. Zemská kůra totiž obsahuje nápadně méně hořčíku, nežli Merkur, Venuše, Mars, a dokonce i než náš Měsíc. Zároveň prý ale lze předpokládat, že bezprostředně po vzniku Země bylo v zemském kůře hořčíku víc. Mnozí geologové souhlasí, že začátek deskové tektoniky souvisí s vývojem žulových hornin, které obsahují méně hořčíku. Podle Rudnickové by bez žul by nebyly kontinenty a pro vznik žul je zase nezbytné, aby se do hlubin Země dostala voda.

Vlevo Země před rozjezdem deskové tektoniky, vpravo dnešní Země. Kredit: Ming Tang / UMD.

Logické by tedy bylo podívat se na obsah hořčíku v různě starých horninách, a zjistit, kdy se poprvé objevily horniny s nízkým obsahem hořčíku. Jenže háček je v tom, že hořčík má otravný zlozvyk (anglicky krásně pesky habit) nechat se vymývat vodou při zvětrávání. Rudnicková a spol. tudíž museli vymyslet nějaký trik. Rozhodli se, že půjdou po stopových prvcích, jejichž sloučeniny nejsou tak snadno rozpustné ve vodě. Zaměřili se na nikl, kobalt, chrom a zinek.

Rudnicková s kolegy zjistili, že klíčové jsou poměry mezi těmito prvky. Vyšší poměry niklu ke kobaltu a chromu k zinku podle nich odpovídají vyššímu obsahu hořčíku v původní hornině. Takový trik prý ještě nikdo nepoužil. Badatelé dali dohromady dostupná data o výskytu stopových prvků v nejrůznějších dávných horninách z doby před 4 až 2,5 miliardami let a s jejich pomocí rekonstruovali původní obsah hořčíku v horninách. Získali tím počítačový model vývoje obsahu hořčíku, především ve formě oxidu hořečnatého (MgO) v zemské kůře během geologické historie.

Z jejich výsledků vyplývá, že ještě před 3 miliardami let horniny zemské kůry obsahovaly nějakých 11 procent oxidu hořečnatého. Země tehdy prý měla kvůli vysokému obsahu železa zelené oceány, a převažovaly takzvané mafické horniny (slídy, amfiboly, pyroxeny, olivíny), s vyšším obsahem hořčíku. Pak ale během pár set milionů let došlo k výraznému poklesu obsahu této látky v horninách na zhruba 4 procent. To je už velmi blízké dnešním hodnotám, které činí přibližně 2 až 3 procent oxidu hořečnatého.

Od té doby převažují felzické horniny (živce, křemeny, čili žuly), s nižším obsahem hořčíku. Z toho badatelé odvozují, že někdy v době před 3 miliardami let, anebo o něco blíže ke dnešku, se rozjela desková tektonika, se všemi jejími úžasnými efekty. Jestli mají Rudnicková a spol. pravdu, tak se tohle období stane zásadním milníkem geologické, ale i biologické historie Země. 


Video:  Tectonics of the Planet Earth

Video: National Geographic Colliding Continents


Literatura
University of Maryland 21. 1. 2016, Science 351: 372-375, Wikipedia (Plate tectonics).