U osvit Sunčevog sustava, mlada Zemlja bila je tek užarena kugla poluotopljenog kamenja. Tijekom stotina milijuna godina, dijelovi te stjenovite mase zgusnuli su se i stvorili prve kontinente, temelje današnjih krajolika.
Većina znanstvenika uzroke traži isključivo u geologiji našeg planeta, no tim geologa sa Sveučilišta Curtin u Australiji, koji predvodi Chris Kirkland, tvrdi da Zemlja u tom procesu nije bila sama. Oni smatraju da je na rast kontinenata utjecao prolazak Sunčevog sustava kroz spiralne krakove Mliječne staze, a dokazi za tu ideju, kažu, zapisani su u nekima od najstarijih minerala na Zemlji, piše Science Alert.
Utjecaj galaktičkog susjedstva
Povijest Zemlje nije se odvijala u izolaciji. Sunčev sustav obiđe središte Mliječne staze svakih 250 milijuna godina, a pritom otprilike svakih 150 do 200 milijuna godina prolazi kroz gušće, sporije spiralne krakove galaksije. U tim se galaktičkim strukturama nakupljaju plin i prašina te nastaju nove zvijezde. Ti susreti vjerojatno nisu prošli bez posljedica za Zemlju. Sunčev sustav okružuje Oortov oblak, golemi sferni omotač ledenih tijela.
Smatra se da gravitacijske interakcije tijekom prolaska kroz spiralne krakove mogu izbaciti objekte iz Oortovog oblaka i poslati ih prema unutrašnjosti sustava, gdje postaju kometi. Istraživači tvrde da su upravo ti snažni udari mogli potaknuti stvaranje prvih stabilnih fragmenata kontinentalne kore - svojevrsnog "sjemena" iz kojeg su se razvili današnji kontinenti.
"Možda zvuči nevjerojatno, ali nije nimalo nemoguće kada se podaci počnu podudarati", rekao je Kirkland.
"Shvatili smo to ozbiljno kada su neovisni skupovi podataka počeli pokazivati u istom smjeru: ponavljajuće promjene u izotopima hafnija u cirkonu na nekoliko arhaičkih kratona, promjene u distribuciji izotopa kisika te vrhunci u starosti udara na Zemlji i Mjesecu koji se poklapaju s predviđenim prolascima kroz spiralne krakove."
Zapisi u drevnim stijenama
Zemlja čuva vrlo malo tragova iz svog najranijeg razdoblja. Zbog erozije, recikliranja kore i drugih geoloških procesa, većina drevne kore je uništena ili izmijenjena do neprepoznatljivosti. Iznimka je iznimno otporan mineral cirkon. U nekim drevnim stijenama sačuvani su sitni kristali cirkona koji u sebi nose izotopne zapise o kemijskom okruženju u kojem su nastali.
"Geologija je možda postavila granice Zemljinog sustava preusko", rekao je Kirkland za ScienceAlert. "Pravo pitanje nije postoji li veza između Zemlje i šireg galaktičkog prostora, nego jesu li te veze ostavile dovoljno snažan geološki trag da ga možemo otkriti."
Mjerenjem suptilnih promjena u izotopima elemenata poput hafnija i kisika unutar kristala, geolozi mogu rekonstruirati kada se i kako razvijala kontinentalna kora na određenom mjestu. Kirkland i njegovi kolege zainteresirali su se kada su se slični izotopni obrasci počeli pojavljivati na više međusobno udaljenih kratona - gustih, drevnih jezgri kontinenata.
Usporedba geoloških i astronomskih podataka
Ključni izazov bio je razlučiti vanjske utjecaje od unutarnjih procesa. "Ne možemo jednostavno analizirati jedan vrhunac u starosti cirkona i proglasiti ga 'udarom'. Pomicanje plašta, subdukcija i sudari kontinenata - sve to može uzrokovati velike promjene u zapisima izotopa cirkona", objasnio je Kirkland.
"Razlika je u širem obrascu. Događaj potaknut iznutra trebao bi odražavati geološku evoluciju određene regije. Vanjski okidač, s druge strane, može utjecati na nekoliko udaljenih kratona u otprilike isto vrijeme i podudarati se s neovisnim dokazima o pojačanom bombardiranju Zemlje i Mjeseca."
Tim je prikupio podatke o cirkonu s 11 arhaičkih kratona diljem svijeta. Usredotočili su se na atome hafnija i kisika zarobljene unutar kristala, koje su zatim usporedili s predviđenim vremenima prolazaka kroz spiralne krakove te s neovisno datiranim zapisima o udarima na Zemlji i Mjesecu.
"Za ovu studiju dovoljno je noću izaći van i pogledati Mjesec", rekao je Kirkland. "Njegova izbrazdana površina jasan je dokaz bombardiranja koje je pretrpio unutarnji Sunčev sustav. Zemlja je prošla kroz isto okruženje, ali su erozija, tektonika i recikliranje kore izbrisali većinu fizičkih dokaza."
Svi ti različiti podaci zajedno su otkrili ponavljajuće epizode stvaranja kontinentalne kore i pojačanog bombardiranja koje su se poklapale s predviđenim vremenom prolaska Sunčevog sustava kroz spiralne krakove Mliječne staze.
Hipoteza koja čeka potvrdu
Tim naglašava da njihovi nalazi ne dokazuju izravnu vezu između prolaska kroz spiralne krakove i evolucije kontinenata. Rekonstrukcija orbita Mliječne staze milijardama godina u prošlost iznimno je složena, napomenuo je Kirkland, a dolazak kometa iz Oortovog oblaka može biti nepredvidiv.
Ipak, nedavni rad čiji je Kirkland suautor pokazao je da je većina energije koja je stizala do rane Zemlje potjecala od bombardiranja, a ne od unutarnje geološke aktivnosti. To podupire ideju da su udari mogli imati ključnu ulogu u oblikovanju mladog planeta.
Potvrda ovog modela vjerojatno bi zahtijevala istraživanja izvan Zemlje, kako bi se provjerilo pojavljuje li se isti vremenski obrazac u mineralnim zapisima tijela poput Marsa i Mjeseca.
"Ako promjene u galaktičkom okruženju mogu potaknuti stvaranje zvijezda, bilo bi neobično da višekratni prolazak Sunčevog sustava kroz ta okruženja nije imao nikakav učinak", rekao je Kirkland. "Znanstveno je pitanje jesu li ti učinci bili dovoljno snažni da na Zemlji ostave geološki trag koji možemo detektirati."
Istraživanje je objavljeno u časopisu Earth and Planetary Science Letters.