Skały pasiaste drogą do odkrycia zmian z początków Ziemi

Skały wstęgowe zostały uformowane między 3,8 a 1,7 miliardami lat temu z tego co w tamtym czasie znajdowało się na dnie oceanu. Pasy odzwierciedlają naprzemiennie warstwy bogate w krzemionkę z warstwami bogatych w żelazo minerałów jak: hematyt i magnetyt.

Wstęgowe formacje żelaziste to podstawowe rudy żelaza, które powstały, kiedy tlen zaczął wiązać się z rozpuszczonymi w wodzie morskiej kationami żelaza i spowodował wytrącanie się nierozpuszczalnych tlenków (do dziś jest w nich uwięzione 20 razy więcej tlenu niż w atmosferze). Dopiero po wysyceniu żelaza, mniej więcej 2 miliardy lat temu nadwyżka tlenu mogła zacząć się kumulować w atmosferze.

W badaniu opublikowanym w "Nature Geoscience" przedstawiono nowy pogląd na to jak rozwijały się te kolorowe formacje. Wcześniej naukowcy uważali, że ich warstwy tworzyły się w efekcie sezonowych wahań temperatury lub regularnych wykwitów mikroorganizmów. Teorie te pozostawiały jednak wiele pytań bez odpowiedzi m.in. jak to się stało, że skały pasiaste zdominowały krajobraz morski w skali globalnej przez dwa miliardy lat i dlaczego nagle zniknęły około 1,7 miliarda lat temu.

Zespół naukowców z amerykańskich Uniwersytetów: Indiana, Wisconsin-Madison i instytutem naukowo badawczym Sandia National Laboratories stworzyli model formowania się skał wstęgowych, który dostarcza bardziej kompletnej wiedzy o środowisku sprzed miliardów lat, wliczając wzajemne oddziaływania między skałami, działanie wody i powietrza. Model pokazuje sposób, w jaki skały mogły powstawać gdy płyny hydrotermalne z głębi ziemi mieszały się z powierzchnią wody morskiej.

Powodowało to oscylującą produkcję minerałów bogatych w żelazo i krzemionkę, które układały się warstwami na dnie morza. Naukowcy wykonali wiele obliczeń w celu ustalenia źródła materiału, z którego utworzyły się skały pasiaste i doszli do wniosku, że pochodzą one od skał oceanicznych zawierających niewielkie ilości aluminium.

Były one przeciwieństwem obecnie występujących na Ziemi skał bazaltowych, które są bogate w aluminium. "Współczesne dno oceaniczne jest bazaltowe. To zwyczajny czarny bazalt jak na Hawajach, ale miliardy lat temu był tam także inny rodzaj skały zwanej komatytem. Kiedy woda oceaniczna reaguje ze skałą tego rodzaju, to może wytworzyć prawie taką samą ilość żelaza i krzemionki, czyli kompozycji idealnie pasującej do stworzenia skały wstęgowej" - tłumaczy Huifang Xu profesor geologii z uniwersytetu Wisconsin-Madison.

Takie połączenie może stworzyć wyraźnie naprzemienne warstwy, o grubości od 10 mikrometrów do około 1 centymetra. Wstęgowe formacje żelaziste dominowały na oceanicznych dnach w okresie między 3,8 do 1,7 miliarda lat temu i nagle zniknęły z zapisów geologicznych. Ich nieobecność w późniejszych skałach wskazuje, że warunki geochemiczne zmieniły się przed około 1,7 miliarda lat - tłumaczy Xu.

Dodał, że prawdopodobnie ta zmiana miała znaczący wpływ na fizyczny i biologiczny skład Ziemi. Możliwe, że pociągnęło to za sobą wyginięcie bakterii zależnych od żelaza na rzecz mikroorganizmów o metabolizmie opartym na siarce. Ponadto zmienił się odczyn pH oceanów i wzrósł poziom tlenu w atmosferze, co mogło prowadzić do pojawienia się i rozprzestrzenienia organizmów zależnych od tlenu. (PAP)