Resterna av en mikroskopisk droppe forntida havsvatten har hjälpt till att skriva om historien om jordens utveckling när den användes för att återupprätta den tid då plattektoniken började på planeten.

Plattektonik är jordens livsviktiga – och unika – kontinuerliga återvinningsprocess som direkt eller indirekt styr nästan alla funktioner på planeten, inklusive atmosfäriska förhållanden, bergsbyggnad (bildande av kontinenter), naturliga faror som vulkaner och jordbävningar, bildning av mineralfyndigheter och underhåll av våra hav. Det är processen där de stora kontinentala plattorna på planeten kontinuerligt rör sig, och jordens översta lager (jordskorpan) återvinns i manteln och ersätts av nya lager genom processer som vulkanisk aktivitet.

Där man tidigare trodde att plattektoniken började för cirka 2,7 miljarder år sedan, ett team av internationella forskare använde de mikroskopiska resterna av en droppe vatten som transporterades in i jordens djupa mantel – genom plattektonik – för att visa att denna process startade 600 miljoner år innan dess. En artikel om deras forskning som bevisar att platttektonik startade på jorden för 3,3 miljarder år sedan publicerades i den högeffektiva akademiska tidskriften, Natur , den 16 juli.

"Plattektoniken återvinner ständigt planetens materia, och utan den skulle planeten se ut som Mars, " säger professor Allan Wilson från Wits School of Geosciences, som ingick i forskargruppen.

"Vår forskning som visar att plattektoniken startade för 3,3 miljarder år sedan sammanfaller nu med den period då livet började på jorden. Den berättar var planeten kom ifrån och hur den utvecklades."

Jorden är den enda planeten i vårt solsystem som är formad av plattektonik och utan den skulle planeten vara obeboelig.

För sin forskning, teamet analyserade en bit klippsmältning, kallas komatiite – uppkallad efter den typ som förekom i Komati-floden nära Barberton i Mpumalanga – det är resterna från den hetaste magma som någonsin producerats under den första fjärdedelen av jordens existens (Arkean). Medan de flesta komatiiterna skymdes av senare förändringar och exponering för atmosfären, små droppar av den smälta stenen bevarades i ett mineral som kallas olivin. Detta gjorde att laget kunde studera en perfekt bevarad bit av gammal lava.

"Vi undersökte en bit smälta som var 10 mikron (0,01 mm) i diameter, och analyserade dess kemiska indikatorer som H ₂ O nöjd, förhållandet klor och deuterium/väte, och fann att jordens återvinningsprocess startade cirka 600 miljoner år tidigare än man ursprungligen trodde, " säger Wilson. "Vi fann att havsvatten transporterades djupt in i manteln och sedan återuppstod genom vulkaniska plymer från gränsen mellan kärnan och manteln."

Forskningen ger insikt i de första stadierna av plattektoniken och starten på en stabil kontinental skorpa.

"Det som är spännande är att denna upptäckt kommer vid 50 -årsdagen av upptäckten av komatiiter i Barberton Mountain Land av Wits Professors, bröderna Morris och Richard Viljoen, säger Wilson.