Droog land en zoetwater zijn de twee ingrediënten die nodig zijn voor leven. Tot nu toe zijn de oudste gevonden sporen daarvan 3,5 miljard jaar oud, maar een nieuwe studie in Nature bewijst voor het eerst dat er 4 miljard jaar geleden al water en land was.
Alleen onder die omstandigheden kunnen de bouwstenen van leven – aminozuren en nucleïnezuren – worden omgezet in bacteriën. Helemaal in het prille begin van de Aarde waren de oceaan en de hemel niet blauw, maar bruin en donkeroranje met een poel van ijzer en andere mineralen als ondergrond en een smog van CO2 in de lucht. Maar 4 miljard jaar geleden was er ook al hier en daar rotsachtig gesteente in de vorm van een vulkanisch eiland en aan de voet van de vulkaan waren er kleine watermeren.
Zoet en zout water
En het was nog zoetwater ook. Zoetwater en vast land gaan hand in hand. Als alle land onderwater staat, heb je alleen zout oceaanwater. Dat komt doordat zoutwater onder land wil kruipen, een fenomeen dat bekendstaat als zeewaterintrusie, een soort verzilting, omdat zoutwater een grotere dichtheid heeft dan zoetwater. Dus als je zoetwater vindt, moet er ook een behoorlijke hoeveelheid droog land zijn.
De Aarde is ruim 4,5 miljard jaar oud en de oudste stenen die wetenschappers hebben gevonden zijn net iets ouder dan 4 miljard jaar. Daarin zijn nu sporen gevonden van zoetwater.
Zirkoonkristallen
Om echt te begrijpen hoe onze planeet er in de eerste 500 miljoen jaar van zijn bestaan uitzag, moeten we naar kristallen kijken die afkomstig zijn van heel oud gesteente en uiteindelijk zijn achtergebleven in jongere stenen.
In tegenstelling tot stenen zijn de oudste bewaard gebleven kristallen namelijk maar liefst 4,4 miljard jaar oud. En het overgrote deel van deze superoude kristallen is afkomstig van één plek op Aarde: de Jack Hills in West-Australië. Dus dat is de plaats waar de onderzoekers een kijkje gingen nemen. “We dateerden meer dan duizend kristallen van een mineraal dat zirkoon heet en bekendstaat om zijn extreem goede resistentie tegen verwering en transformatie”, schrijven onderzoekers Hugo Olierook en Hamed Gamaleldien.
Superoude korreltjes
Dat is natuurlijk erg belangrijk omdat er in miljarden jaren nogal wat processen kunnen plaatsvinden die het primaire chemische signaal van de kristallen uitwissen. De meeste andere mineralen zijn veel eerder aan verandering onderhevig, waardoor hun oorspronkelijke samenstelling wijzigt en ze dus geen informatie meer kunnen leveren over het verre verleden van de Aarde.
“Ons werk toont aan dat ongeveer 10 procent van alle geanalyseerde kristallen ouder is dan 4 miljard jaar. Dat lijkt weinig, maar het is een enorme hoeveelheid superoude korreltjes vergeleken met andere plekken op de wereld”, vertellen de onderzoekers.
Zuurstof-isotopenratio
“Om erachter te komen of deze korrels sporen bevatten van zoetwater gebruikten we piepkleine ionenstralen op de gedateerde zirkonen om de ratio van zwaardere tot lichtere zuurstof te meten. Van deze zogenoemde zuurstof-isotopenratio wordt vermoed dat hij bijna constant is in de tijd voor zeewater, maar veel lichter wordt voor zoetwater.” En wat bleek: een heel klein deel van de zirkonenkristallen had een hele lichte signatuur die alleen kan zijn ontstaan door de interactie van zoetwater met gesteente.
Kraamkamer voor leven
Zirkoon is zoals gezegd extreem resistent voor alteratie. Om deze lichte zuurstofsignatuur te krijgen, moet het gesteente dat is veranderd door zoetwater smelten en weer vast worden, zodat de lichte zuurstof-isotoopsignatuur in het zirkoon uit de Jack Hills behouden kon blijven. En dus moet er meer dan 4 miljard jaar geleden al zoetwater op Aarde zijn geweest.
“Of het leven op Aarde ook al zo vroeg ontstaan is, kunnen we nog niet zeker weten. Maar we hebben wel bewijs gevonden dat de kraamkamer van het leven al meer dan 4 miljard jaar bestaat. Dat is extreem vroeg als je bedenkt dat de planeet zelf zo’n 4,5 miljard jaar oud is”, klinkt het tot besluit.
