Tidigare i år, forskare meddelade att de hade hittat fossiler av mikrobiellt liv i klipporna i norra Quebec, Kanada som är minst 3,77 miljarder år gammalt, vilket gör dem till den äldsta kända livsformen på jorden. Det var ett häpnadsväckande påstående, med tanke på att jorden själv är mindre än en miljard år äldre och är ett tecken på att om livet skulle kunna uppstå relativt snabbt på jorden kan det vara vanligt i universum.

Upptäckten har startat en aktiv debatt i det vetenskapliga samfundet eftersom de påstådda fossilerna, en uppsättning trådar och rör som lämnats kvar av järnätande bakterier, kan istället vara en produkt av geologiska processer över tid. Även om University College London -teamet som tog fram resultaten fortfarande är övertygade om dem, denna utveckling i livets forsknings ursprung avslöjar utmaningarna med att genomföra mikrobiologiska studier under den antika eran i jordens historia.

Nu, ett nytt papper tar en annan titt på att undersöka stenar från Hadean -eran. Guillaume Caro, en geokemist vid universitetet i Lorraine i Frankrike, är huvudförfattare till en studie som undersöker hur spår av jordens tidigaste jordskorpor kunde bevaras i de gamla stenarna som lade grunden för jordens geologiska historia. Han tittade på stenar i norra Quebec från Hadean -perioden, en geologisk era som sträckte sig från 4 miljarder till 4,5 miljarder år sedan när haven först bildades, kontinenter började växa, och livet kan ha uppstått först.

Caro sökte bevis på stenar som hade återvunnits inne i jorden under tidiga perioder, specifikt mafiska (igneösa) stenar i Ukaliqs suprakrustala bälte i norra Quebec, och hittade avvikelser i ett kortlivat radioaktivt element som kallas neodym 142.

"Den kan bara ha producerats före 4 miljarder år gammal, så att vi kan använda den för att spåra vad som händer med den tidigaste markbundna protoskorpan, sa Caro.

Han föreslog att isotopiska avvikelser i klipporna, som själva är 3,8 miljarder år gamla, indikerar rester av en äldre skorpa från 600 miljoner år tidigare. Denna gamla skorpa sjönk ner i manteln och dess återvinning utlöste ny magmatism.

Caro förklarade att även om den äldre skorpen inte längre finns där, antydningar om hur det såg ut är tydliga genom de geokemiska och isotopiska signaturerna som det lämnade efter sig. Tidigare, forskare trodde att klipporna var cirka 4,3 miljarder år gamla, baserat på avvikelser i en isotop av neodynium. Caros team uppger istället att klipporna är 3,75 miljarder år gamla - mer än en halv miljard år yngre - och avvikelserna är faktiskt rester av den gamla skorpan.

Stenar återvinns rutinmässigt i manteln. Även om deras form förstörs, det är möjligt att detektera signaturer av det smälta materialet genom dess isotopiska egenskaper. Dock, samma process gör det också svårt att upptäcka äldre liv i fossilerna eftersom mikrofossilerna kan bli förvrängda genom geologisk aktivitet.

Caros studie, "Trög Hadean geodynamik:Bevis från kopplad 146, 147Sm – 142, 143:a systematik i Eoarchean suprakrustala bergarter från Inukjuak -domänen (Québec), "publicerades tidigare i år i Earth and Planetary Science Letters .

Skiftande skorpa

Resultaten kan vara mycket signifikanta med tanke på en påverkan från 4,4 miljarder år sedan, den gången han och andra forskare föreslår att första generationens skorpa bildades. En värld på ungefär lika stor storlek som Mars slog ner i jorden, skapa en ring av skräp som omger vår planet som så småningom sammanföll till vår moderna måne. Denna kollision, han påpekade, skulle ha smält manteln och skapat ett globalt magmahav som sedan svalnade, stelnade och genererade slutligen den första markskorpan.

"Detta var den process genom vilken den första markskorpan producerades, "sa han." Signaturen vi hittade var inte denna 4,4 miljarder år gamla sten, men signaturen ärvdes av den efter återvinning. "

Ännu mer märkligt, det tog 600 miljoner år att återvinna materialet, en tid som är betydligt större än den 100 miljoner år långa tidsramen för dagens platttektonik.

"Vad det betyder är att jorden befann sig i ett trögt tektoniskt läge, eller ett stillastående läge, som Venus, "Caro sa." Detta är något som ofta föreslås av modeller av geo-dynamik, men svårt att demonstrera genom observation. "

Huvudteorin bakom denna tröghet är en hetare mantel, vilket gör skorpans subduktion långsammare, han sa.

"Om du vill koppla historien till frågan om tidigt liv, Jag tror att du kan titta på det under vinkeln på platttektonik. Ett antal människor har nyligen föreslagit att platttektonik är en 'ingrediens' i livet eftersom det hjälper till att reglera klimatsystemet genom att återvinna kol i manteln, "Sa Caro.

Han tillade att livet kan ha bildats vid en tidpunkt då jordens platttektonik inte var lika aktiv, som kan öppna livsmöjligheter på andra platser i universum där tektonik är icke-aktiv eller vilande, som Mars.

"Om våra tolkningar är korrekta, och Hadean -jorden befann sig i en stillastående eller trög tektonisk regim, "Caro sa, "då skulle det innebära att återvinning av skorpan var mycket mindre effektiv i Hadean jämfört med nuvarande, och därför uppstod livet på en planet där geokemiska cykler och klimat inte reglerades av platttektonik som de har genomgått mycket av jordens historia.

Denna berättelse publiceras på nytt med tillstånd av NASA:s Astrobiology Magazine. Utforska jorden och mer på www.astrobio.net.