Miliardy lat temu, na długo przed pojawieniem się czegoś przypominającego życie, jakie znamy, meteoryty często uderzały w planetę. Jedna z takich kosmicznych skał rozbiła się około 3,26 miliarda lat temu i nawet dzisiaj odkrywa tajemnice przeszłości Ziemi.
Nadja Drabon, geolog wczesnej Ziemi i adiunkt na Wydziale Nauk o Ziemi i Planetach, jest nienasycona ciekawością, jak wyglądała nasza planeta w starożytnych eonach obfitujących w bombardowania meteorytami, kiedy królowały tylko jednokomórkowe bakterie i archeony – i kiedy wszystko zaczęło się zmieniać. Kiedy pojawiły się pierwsze oceany? A co z kontynentami? Tektonika płyt? Jak te wszystkie gwałtowne uderzenia wpłynęły na ewolucję życia?
Nowe badanie opublikowane w Proceedings of the National Academy of Sciences rzuca światło na niektóre z tych pytań w odniesieniu do niepomyślnie nazwanego uderzenia meteorytu „S2”, które miało miejsce ponad 3 miliardy lat temu i na które dowody geologiczne znaleziono w pasie Barberton Greenstone Republika Południowej Afryki dzisiaj. Dzięki żmudnej pracy polegającej na zbieraniu i badaniu próbek skał oddalonych od siebie o centymetry oraz analizowaniu pozostawionej przez nie sedymentologii, geochemii i składu izotopów węgla, zespół Drabona rysuje najbardziej fascynujący obraz tego, co wydarzyło się w dniu, w którym meteoryt wielkości czterech Mount Everestów zapłacił Ziemia z wizytą.
„Wyobraź sobie, że stoisz u wybrzeży Cape Cod, na szelfie płytkiej wody. Jest to środowisko o niskim zużyciu energii i bez silnych prądów. Nagle pojawia się gigantyczne tsunami, które przetacza się i niszczy dno morskie, – powiedział Drabon.
Meteoryt S2, szacuje się, że był nawet 200 razy większy od tego, który zabił dinozaury, wywołał tsunami, które zmieszało ocean i wyrzuciło śmieci z lądu na obszary przybrzeżne. Ciepło powstałe w wyniku uderzenia spowodowało odparowanie najwyższej warstwy oceanu, ogrzewając jednocześnie atmosferę. Gęsta chmura pyłu pokryła wszystko, blokując jakąkolwiek aktywność fotosyntetyczną.
Bakterie są jednak odporne i według analizy zespołu życie bakteryjne szybko odrodziło się po uderzeniu. Wraz z tym nastąpił gwałtowny wzrost populacji organizmów jednokomórkowych, które żywią się pierwiastkami: fosforem i żelazem. Żelazo prawdopodobnie zostało wyniesione z głębin oceanu do płytkich wód w wyniku wspomnianego tsunami, a fosfor został dostarczony na Ziemię przez sam meteoryt oraz w wyniku zwiększonego wietrzenia i erozji na lądzie.
Analiza Drabona pokazuje, że bakterie metabolizujące żelazo rozkwitłyby w ten sposób bezpośrednio po uderzeniu. To przejście w stronę bakterii sprzyjających żelazu, jakkolwiek krótkotrwałe, jest kluczowym elementem układanki przedstawiającym wczesne życie na Ziemi. Według badań Drabona uderzenia meteorytów – choć podobno zabijają wszystko, co po nich następuje (w tym 66 milionów lat temu dinozaury) – niosą ze sobą pozytywne skutki na całe życie.
„Uważamy, że zdarzenia mające wpływ na życie są katastrofalne w skutkach” – powiedział Drabon. „Ale to badanie podkreśla, że skutki te przyniosłyby korzyści życiu, szczególnie na początku… mogłyby faktycznie umożliwić rozkwit życia”.
Wyniki te pochodzą z przełomowej pracy geologów, takich jak Drabon i jej uczniów, wędrujących po przełęczach górskich, w których znajdują się osadowe dowody wczesnych rozprysków skał, które wbiły się w ziemię i z czasem utrwaliły się w skorupie ziemskiej. Sygnatury chemiczne ukryte w cienkich warstwach skał pomagają Drabon i jej uczniom zebrać dowody na istnienie tsunami i innych kataklizmów.
Pas Barberton Greenstone w Republice Południowej Afryki, gdzie Drabon koncentruje większość swojej obecnej pracy, zawiera dowody na co najmniej osiem zdarzeń uderzeniowych, w tym S2. Ona i jej zespół planują dokładniej zbadać ten obszar, aby jeszcze głębiej zbadać Ziemię i jej historię związaną z obecnością meteorytów.