Den första uppkomsten och beständigheten av kontinental skorpa på jorden under arkéerna (4 miljarder till 2,5 miljarder år sedan) har viktiga konsekvenser för plattektoniken, havets kemi och biologisk evolution. Detta hände ungefär en halv miljard år tidigare än tidigare trott, enligt ny forskning som presenteras vid EGU:s generalförsamling 2021.

När land väl har etablerats genom dynamiska processer som plattektonik, det börjar vittra och tillföra viktiga mineraler och näringsämnen till havet. En förteckning över dessa näringsämnen finns bevarad i den gamla stenboken. Tidigare forskning använde strontiumisotoper i marina karbonater, men dessa bergarter är vanligtvis knappa eller förändrade i bergarter äldre än 3 miljarder år.

Nu, forskare presenterar ett nytt tillvägagångssätt för att spåra den första uppkomsten av gamla bergarter med hjälp av ett annat mineral:baryt.

Baryt bildas från en kombination av sulfat från havsvatten som blandas med barium från hydrotermiska ventiler. Barite har ett robust rekord av havskemi inom sin struktur, användbar för att rekonstruera gamla miljöer. "Kompositionen av barytbiten vi plockar upp på fältet nu som har funnits på jorden i 3,5 miljarder år är exakt densamma som den var när den faktiskt föll ut, " säger Desiree Roerdink, en geokemist vid universitetet i Bergen, Norge, och teamledare för den nya forskningen. "Så i huvudsak, det är verkligen en fantastisk brännare att titta på processer på den tidiga jorden."

Roerdink och hennes team testade sex olika fyndigheter på tre olika kontinenter, allt från cirka 3,2 miljarder till 3,5 miljarder år gamla. De beräknade förhållandet mellan strontiumisotoper i baryten, och därifrån, antog den tid då den väderbitna kontinentala stenen tog sig till havet och införlivade sig själv i bariten. Baserat på data som fångats i baryten, de fann att vittring började för cirka 3,7 miljarder år sedan – cirka 500 miljoner år tidigare än vad man tidigare trott.

"Det är en enorm tidsperiod, " säger Roerdink. "Det har i huvudsak konsekvenser för hur vi tänker på hur livet utvecklats." Hon tillade att forskare brukar tänka på att livet börjar i djupt hav, hydrotermiska inställningar, men biosfären är komplex. "Vi vet inte riktigt om det är möjligt att livet kunde ha utvecklats samtidigt på land, " noterade hon, lägga till "men då måste det landet finnas där."

Slutligen, uppkomsten av land säger något om plattektoniken och den tidiga uppkomsten av en geodynamisk jord. "För att få mark, du behöver processer som fungerar för att bilda den kontinentala skorpan, och bildar en skorpa som skiljer sig kemiskt från havsskorpan, säger Roerdink.