Jack Hills (Lääne-Austraalia) — vanimad tsirkoonid ja Hadeani tingimused

Jack Hills on mäeahelik Lääne-Austraalias, mis on kuulus maailma vanimate tuntud Maalt pärit mineraaliosakeste – tsirkoonide – leiukohtade poolest. Need tsirkoonid on dateeritud ja annavad meile otseseid andmeid Maa algusaegade kohta: enamik tsirkoone moodustus umbes 4,4 miljardit aastat tagasi (bya). Vanimad ja kõige usaldusväärsemad kuupäevad jäävad ligikaudu 4,35–4,40 bya vahemikku; üks tuntud vanim tsirkoon on dateeritud ligikaudu 4,404 miljardile aastale.

Geoloogia ja vanus

Need vanad tsirkoonid on säilinud metamorfoositud konglomeraadis Jack Hillsis. Tsirkoonid on detriitsed kristallid – nad moodustusid varem ja jäid hilisemaid settekivimitesse, kus neid on taasuuritud. Konglomeraadi ladestumise vanuseks on hinnanguliselt umbes 3,06 miljardit aastat tagasi (3,06 bya); see väärtus kajastab ka kivimi noorima detriitse tsirkooni vanust ning seetõttu annab konglomeraat minimaalse vanuse, millest kivim ise ei saa olla noorem.

Dateerimine ja analüüsimeetodid

U-Pb isotopiline dateerimine (tavaliselt TIMS või SHRIMP) on peamine meetod, mille abil määratakse tsirkoonide vanus. Tsirkoon talletab uraani ja kaasneb aeglaselt plutooniumi/jääksooni tekke protsessiga, mis võimaldab väga täpseid vanuseid.
O-izotoopide analüüs (δ18O) annab teavet, kas tsirkoon moodustus mestes, mis olid mõjutatud pinnavete või muude hüdrosfääriliste protsesside poolt – see on Hadeaani tingimuste tõlgendamisel väga oluline.
Lisaks uuritakse tsirkoonide tektoonilist ja metamorfismi seisundit, inclusioone ning keemilist koostist, et eristada primaarseid signaale hilisemast ümbertöötlemisest.

Mida Jack Hillsi tsirkoonid räägivad Hadeani kohta?

Jack Hillsi tsirkoonid on andnud mitmeid olulisi järeldusi Maa varase ajaloo kohta:

Tsirkoonide vanus näitab, et kivimimaterjal (st kivimite moodustumise ja kristalliseerumise protsessid) toimus juba Hadeani eoni jooksul, vähem kui paarisaja miljoni aasta jooksul pärast Maa tekkimist.
O-izotoopide kõrgeimad väärtused viitavad sellele, et osa tsirkoone oli tekkinud materjalist, mis oli interakteerunud vee ja vesise pinnasega, mis omakorda viitab vedela veekogu olemasolule pinnal või madala sügavusega ümbruses Hadeani tingimustes.
Keemilised ja mineraalsed tunnused annavad tõendeid, et varajane kontinentaalne koor ehk vähemalt osaline räbu-crust võis olla juba tekkinud – see muudab lihtsaks oletuse, et Maa pinnal võis olla varakult (Hadeaanis) paiknevaid ja stabiilsemaid kliimatingimusi kui varem arvati.
Need tulemused mõjutavad ka arusaamu elu varajasest tekkimisest, sest vedel vesi ja suhteliselt stabiilsed keskkonnatingimused loovad eeltingimused keemilistele protsessidele, mis eeldatavasti olid vajalikud eluks.

Piirangud ja kaalutlused

Tsirkoonid on detriitsed kristallid, st nad on vanadest kivimitest välja kulunud ja hiljem settesse kantud – seetõttu peab vanuseid ja isotopilisi signaale tõlgendama ettevaatlikult, arvestades võimalust, et mõned signaalid võivad olla ümberehitatud või hilisemalt muutunud.
Metamorfism ja hilisem geoloogiline töötlemine võis muuta mõne tsirkooni tekkeparameetreid, mistõttu on oluline kasutada kombineeritud dateerimis- ja keemilise analüüsi lähenemisi, et eristada primaarseid vanuseid ja protsesside märke.

Oluline mõju teadusele

Jack Hillsi leiukohad on muutnud arusaama Maa noorusajast: need annavad otsese, kivimite tasandil säilinud tõendi selle kohta, et juba varajases Maal esinesid protsessid, mis eeldavad pindmist vett ja toonust, ning et osa maakoorist võis olla tekkinud ja stabiilne palju varem kui varem arvatud. Seetõttu on Jack Hills üks tähtsamaid lähtekohti Hadeani eoni tingimuste ja Maa varase evolutsiooni uurimiseks.

Jack Hills'i asukoht Austraalias

Satelliidipilt

Võrdlused

Meil on Kuu kivimiproovid, mis on vanemad kui need tsirkoonid. "Genesis Rock", mille astronaudid said Kuust Apollo 15 missiooni käigus, on dateeritud 4,46 miljardi aasta vanuseks. See on üks vanimaid teadaolevaid kivimeid Maal, kuigi see on pärit Kuult. Apollo 16 ajal toodi tagasi vanemaid kivimeid.

Meteoriit Allan Hills 84001 paiskus Marsilt meteoriidi kokkupõrke tagajärjel umbes 4,5 aastat tagasi ja kristalliseerus 4,091 aastat tagasi. See jõudis Maale umbes 13 000 aastat tagasi. Need arvud saadi mitmete radiomeetriliste dateerimistehnikate abil.

Küsimused ja vastused

K: Kus asuvad Jacki mäed?

V: Jack Hills asub Lääne-Austraalias.

K: Mis tähendus on Jack Hillsist leitud tsirkoonidel?

V: Jack Hillsist leitud tsirkoonid on vanim maa-aluse päritoluga materjal, mida Maal on leitud.

K: Kui vanad on Jack Hillsist leitud tsirkoonid?

V: Jack Hillsist leitud tsirkoonid moodustusid umbes 4,4 miljardit aastat tagasi (bya).

K: Kui vana on vanim Jack Hillsist leitud tsirkoon, mille vanus on kõige järjepidevam?

V: Vanim Jack Hillsist leitud kõige järjepidevama dateeringuga tsirkoon on lähemal 4,35 bya.

K: Milline on Jack Hills'i kivimites leitud noorima detriitilise tsirkooni vanus?

V: Kõige noorem Jack Hills'i kivimites leitud detriitne tsirkoon on umbes 3,060 aastat tagasi.

K: Milline on Jack Hillsist leitud tsirkoonide tähtsus uuringute jaoks?

V: Jack Hillsist leitud tsirkoonid on olulised Maa Hadeani eoni tingimuste uurimisel.

K: Millise kivimi osaks on Jack Hillsist leitud tsirkoonid?

V: Jack Hillsist leitud tsirkoonid on osa metamorfiseeritud konglomeraadist.