加拿大哈德逊湾东岸或发现世界上最古老的岩石

根据一项新的研究,加拿大哈德逊湾东岸一处鲜为人知的岩石形成物可能保存着地球上已知最古老的岩石。

分析表明,该地区的条纹灰色岩石属于努维瓦吉图克绿岩带,其形成日期可追溯到41.6亿年前,意味着它们是我们地球57亿年历史上最早岩石的残骸。

该研究的两个方法基于放射性同位素的衰变,测定了岩石中被困的古老岩浆的年龄。这项新发现显著提高了之前同一科研团队的有争议研究的可信度。

如果这些发现经过验证,可能为我们提供一个独特的视角,了解地球的古老历史和生命出现时的地球化学阶段。

加拿大渥太华大学环境科学教授、该研究的联合作者乔纳森·奥尼尔表示:“这些火山岩的年龄必须至少为41.6亿年,或更古老;我认为它们的最佳年龄为43亿年,没有已知的岩石比它们更古老。”

地球最初是一个炽热的岩浆球体,在其漫长的600百万年形成早期,地球开始冷却。这个阶段被称为黑暗纪(Hadean eon)。在黑暗纪期间,固态岩石开始逐渐形成,地球经历了剧烈的撞击,甚至遭遇了来自原行星塞亚的致命一击,这次碰撞撕裂了地球的一部分,形成了我们的月球。

大约在38亿年之前,地球的表面开始分裂为板块,板块之间相互潜没,以此回收进入地球内部,或者形成广阔的山脉或海沟。这种俯冲现象意味着,很多位于地球表面的岩石经过长时间的化学变化,受到了强烈的热和压力。

然而,有些地区远离构造板块的边界,能够保存不变的岩石,已有数十亿年的历史。其中之一便是处于加拿大东北部的努维瓦吉图克绿岩带(NGB)。科学家们一致认为这一露头的岩石至少已有38亿年的历史。

然而在2008年,奥尼尔和他的同事们发表了一项研究,声称NGB的年龄为43亿年,这意味着它包含着世界上最古老的岩石。

但其他地质学家对此表示异议,他们认为研究方法存在缺陷。通常情况下,古老岩石的年龄是采用一种名为锆石的矿物进行测定,锆石在亿万年间化学性质稳定。而NGB中的火山岩却不含锆石,这迫使科学家们利用镨与钕的衰变来测定岩石的年龄。

然而,该方法中存在问题。镨通过两条路径衰变为钕(镨-146衰变为钕-142,或镨-147衰变为钕-143),生成了两种不同的同位素时钟,衰变速率各异。

第一个衰变路径的半衰期约为9600万年,而第二个路径的半衰期则长达数万亿年。这意味着两条衰变路径对岩石年龄的估计产生了巨大的差异。

使用寿命更长的时钟更容易受到构造事件的影响,从而在衰变过程中混淆同位素。

奥尼尔解释说:“在40亿年前后,岩石的任何‘烹饪’或变质不会对短期时钟有太大影响,但可能会重置较长寿命的时钟,导致这两种系统之间的年龄差异。”

为了规避这一问题,研究团队重新调查了这些岩层,寻找岩浆从地球地幔渗透到原始岩石中的部分。

这些渗透物的形成必定比侵入的岩石年轻,因此可以用来作为最小年龄的参考。

新分析显示,NGB中的这些岩层,经过同位素分析,得出的镨与钕衰变的年龄均为41.6亿年。

如果进一步研究确认这些岩石的年龄与奥尼尔团队的推测一致,那么它们可能为我们提供重要的线索,了解生命如何在地球上,甚至其他地方出现。

奥尼尔表示:“努维瓦吉图克绿岩带中一些岩石是通过海水沉淀形成的,这些可以帮助我们理解原始海洋的成分、温度,甚至大气特征,并可能保存着地球上最古老的生命痕迹。”

“理解生命在我们地球上能够开始的环境,也有助于我们在其他地方寻找生命的痕迹,比如火星。”

图片源于:livescience