Jak se Země dostala z roztaveného pekla do dnešního obyvatelného stavu? Přijměte pozvání na cestu pozemskou historií

Vyčištění atmosféry do podoby blízké dnešnímu stavu trvalo miliony let. Vědci ze 2 nejprestižnějších univerzit se spojili a celý proces objasnili.

Zdroj fotografie: Tim Bertelink / Creative Commons / CC BY-SA

S postupným ochlazením atmosféry vznikly také podmínky pro život. Jenže jak k tomu celému došlo? Atmosféra byla bohatá na uhlík, který bylo ale potřeba odstranit. Kam se tedy poděl? Prvních 500 milionů let existence Země se neformálně jmenuje hadaikum, toto slovo je odvozeno od Háda, řeckého boha podsvětí. Studie vědců z Yale a Caltechu představuje mechanismus, kterým bylo možné v daném časovém rámci atmosféru vyčistit.

Vítejte v hadaiku, raném eonu

V atmosféře bylo 100 000krát víc uhlíku než dnes a planeta se tak docela podobala Venuši. Během tohoto eonu přesahovala teplota povrchu 200 stupňů Celsia. Než mohlo dojít k ochlazení, musela být odstraněna většina onoho uhlíku. Pro vědce bylo výzvou zjistit, jak to na mladé Zemi fungovalo, protože důkazů je poskrovnu. Dvojice badatelů se ovšem domnívá, že na tento mechanismus přišli a že zahrnuje druh horniny, který už dávno neexistuje.

Zdroj fotografie: Depositphotos

Závěry prezentuje nový článek uvedený v časopisu Nature, prvním autorem je Yoshinori Miyazaki z Caltechu, druhým pak Jun Korenaga z Yale. „Toto období je tím nejzáhadnějším v historii planety,“ uvádí Korenaga v prohlášení. „Představujeme zatím nejkomplexnější teorii pro prvních 500 milionů let Země.“ Hadaikum nebylo jen záhadné, ale také velmi dynamické a Země prošla obrovskou spoustou změn.

Některé podobnosti s dneškem

Důkazy ale nasvědčují tomu, že povrch byl už uprostřed hadaika podobný jako dnes. Než se stala planeta obyvatelnou, muselo dojít k několika věcem. Musely být zformovány oceány, začít desková tektonika a zmizet skleníkové plyny z atmosféry. „Z atmosféry muselo zmizet obrovské množství uhlíku,“ říká Miyazaki. „A protože z tohoto období nejsou k dispozici žádné horniny, musíme začít úplně na zelené louce.“ Země byla nejprve oceánem magmatu a postupně v něm rostly větší objekty.

Samotné „sestavení“ trvalo Zemi 70–100 milionů let. Magmatické období je kritickou fází života kamenných planet. Těžším prvkům umožňuje potopit se k jádru a lehčí mohou plavat na povrchu. Právě tak vzniká jádro, kůra a vrstvy mezi, vnější jádro je žhavé dodnes. Bez něj bychom neměli ochranné magnetické pole a nejspíš ani žádný život. Během svého tuhnutí uvolnilo magma obrovské množství skleníkových plynů.

Proudění hornin a ukládání uhlíku

Jedinou možností, kam je uložit, byly horniny. Součástí koloběhu uhlíku v přírodě je zabudování tohoto prvku do uhličitanových minerálu v oceánech. Tak se stane součástí zemského pláště, problémem je ovšem časový rámec. Svou roli hrála zvláštní hornina zvaná vysokohořčíkový pyroxenit (high-magnesium pyroxenite). Podle vědců už dnes žádný neexistuje. Model, který vyvinuli, ovšem na základě tehdejší termodynamiky ukazuje na nezbytnou přítomnost této horniny.

Zdroj fotografie: Depositphotos

Tyto pyroxenity byly extrémně bohaté na hořčík, který se slučuje s oxidem uhličitým. Společně formují uhličitany, které jsou pak uloženy do zemské kůry. Pokud bylo této horniny dost, mohlo právě díky ní probíhat „čištění“ atmosféry. Ještě bylo ale potřeba něco. Zemský plášť obsahoval hodně žhavého křemíku a v součinnosti s vodou se tu odehrávalo četné proudění. Plášť planety musel být navíc heterogenní, jeho složení tedy nebylo jednotné.

Model, který podchytil prakticky všechno

Proudění vynášelo horninu bohatou na hořčík k povrchu, kde reagovala s uhlíkem. Povrch pláště se obnovoval velmi rychle, takže se na něm objevovala stále čerstvá hornina a „táhla“ dolů více a více uhlíku.  Pokud by bylo složení pláště jednotnější, atmosféra by se ochladila mnohem pomaleji. Homogennější plášť by navíc nevytvořil pohyblivé tektonické desky. Tato vrstva by vznikla, ale mnohem silnější, a tudíž méně pohyblivá.

Model počítá i s formací oceánů. Rapidní proudění pláště taky vypouští do atmosféry více těkavých látek, které následně formují vodu. Formace oceánů je tak proveditelná hned poté, co dojde ke zpevnění základního magmatického oceánu. Vysoká teplota odpařila vodu z povrchu, vysoký atmosférický tlak ji ovšem opět stabilizoval. Ona podivná hornina následně reagovala s vodou v oceánech a vytvořila chemikálie potřebné pro vznik života.

Jaký nejstarší kus horniny jste kdy nalezli nebo spatřili?

Zdroj: Nature