Hyppää suoraan sisältöön

Zirkonit kertovat: elämän aamu sarasti ehkä jo yli 4 miljardia vuotta sitten

Mistä lähtisit etsimään, jos saisit tehtäväksesi jäjittää maailman vanhimpia elämän merkkejä?

Tutkijat metsästävät elämän merkkejä maapallon vanhimmista sedimenttikivistä. Rauhallisesti kasautuneesta irtoaineksesta syntyneet sedimenttikivet ovatkin ainoita arkistoja, joissa elämän merkit ovat voineet säilyä. Kivisulasta kiteytymällä syntyneistä magmakivistä niitä on turha hakea, sillä hehkuvan kivisulan kuumuudessa kaikki eloperäinen palaa pois. Eivätkä kovan paineen ja kuumuuden vallitessa syntyneet muuttuneet eli metamorfiset kivet ole paljonkaan otollisempia elämän etsijälle.

Harmi vaan, että vanhat kivet ovat harvassa. Arviolta häviävän pieni osuus yli 2,5 miljardin vuoden takaisista sedimenteistä on säilynyt meidän päiviimme asti. Maapallon vanhimmat tunnetut sedimenttikivet ovat noin 3,6 miljardin vuoden ikäisiä, mutta kivien sisältämät vielä vanhemmat zirkonikiteet avaavat ikkunan syvemmälle menneisyyteen. Katsotaan, mitä tutkijat ovat löytäneet.

Bahamasaarelaisia stromatoliitteja meren pohjassa.

Vanhimmat fossiilit 3,5 miljardin vuoden takaa

Vanhimmat varmat elämänmerkit ovat noin 3,5 miljardia vuotta vanhoja syano- eli sinibakteerien kaltaisten yksisoluisten eliöiden fossiileja. Tutkijat ovat saaneet näitä matomaisia eliöjäänteitä mikroskooppinsa valokeilaan tutkiessaan Australian ja Etelä-Afrikan vanhimpia sedimenttikiviä.

Merkkejä elämän aamusta löytyy kuitenkin myös paljaalla silmällä, sillä matalassa rantavedessä eläneet sinileväyhdyskunnat ovat jättäneet jälkeensä stromatoliiteiksi kutsuttuja päällekkäin pinottuja munakennoja muistuttavia sedimenttirakenteita. Ne ovat syntyneet sinileväyhdyskuntien merivedestä saostamasta kalkista. Australiasta ja Etelä-Afrikasta tunnetaan liki 3,5 miljardia vuotta vanhoja stromatoliitteja.

Kumpuilevia stromatoliittirakenteita näkee esimerkiksi Helsingin yliopiston Porthanian eteisaulan lattiassa, joka on laatoitettu Tervolan alueen kalkkikivellä. Siinä pallomaisina kehinä näkyvät stromatoliitit ovat 2000 miljoonaa vuotta vanhoja.

Lisää vinkkejä kiviretkelle Helsingin keskustaan löytyy Martti Lehtisen Kaupunkikivioppaasta.

Elämän kehityksen alkuvaiheissa stromatoliitteja muodostavia sinileväyhdyskuntia eli runsaasti matalissa rantavesissä, mutta noin 500 miljoonaa vuotta sitten ne hävisivät lähes kokonaan. Nykyään harvinaisia stromatoliitteja syntyy pääasiassa suolajärvissä ja kuumien lähteiden läheisyydessä. Komeimmat porskuttavat Länsi-AustralianShark Bayssä.

Elämän edellytykset valmiina ehkä jo yli 4 miljardia vuotta sitten

Tutkijat päättelevät, että 4,4, miljardia vuotta sitten maapallolla oli vettä ja siten edellytykset elämän kehittymiselle täyttyivät. Heidän arvionsa perustuu Länsi-Australian Jack Hills -kukkuloilta löytyneisiin maapallon vanhimpin mineraaleihin. Kuinka nämä 4,4 miljardia vuotta vanhat mikroskooppiset zirkonikiteet voivat todistaa veden olemassaolosta?

Zirkonit syntyvät kiteytymällä graniitin sisällä. Kun emograniitti rapautuu, kestävät zirkonikiteet säilyvät muuttumattomina. Ne päätyvät virtaavan veden kuljettamina seisovaan veteen, esimerkiksi mereen, jonka pohjalle ne kerrostuvat muun irtoaineksen mukana.

Tällä tavalla syntyneistä kerrostuneista eli sedimenttikivistä löytyneiden zirkonikiteiden kemiallinen koostumus kielii löytäjiensä mukaan graniittisten mannerten ja niitä ympäröivien merien olemassaolosta. Toisaalta vasta vanhoista sedimenttikivistä saadaan ehdoton varmuus aineksen kiertokulun käynnistymisestä: graniittien rapautumisesta sekä rapautumistuotteiden kuljetuksesta ja kerrostumisesta vesialtaisiin.

Fossiileja vanhemmat kemialliset merkit kielivät eliötoiminnasta

Maapallon vanhimmat noin 3,85 miljjardia vuotta vanhat sedimenttikivet sijaitsevat Grönlannissa. Niistä on tehty myös vanhimmat elämän merkkeinä pidettävät löydöt.

Grönlannin Akilian saaren kivissä tutkijat ovat iskeneet silmänsä hiileen, jonka koostumus viittaa elolliseen alkuperään. Hiili esiintyy luonnossa kahdessa eri muodossa. Eliöt suosivat niistä kevyempää, ja siksi eloperäisessä aineksessa on ilmakehän hiilidioksidin hiileen verrattuna ylimäärä hiilen kevyempää muotoa. Hiljattain Akilian hiilikerrostumien ikä on kuitenkin asetettiin kyseenalaiseksi, ehkä se sittenkin on vain vajaa 3,7 miljardia vuotta.

Vanhimmat merkit timanteissa

Lisäksi Grönlannin kivistä on löydetty vanhimmillaan lähes 3,9 miljardia vuotta vanhoja raidallisia rautakerrostumia. Ne ovat muodostuneet raudan hapettuessa eli reagoidessa hapen kanssa. Raudan hapettajina pidetään muinaismeren syanobakteereja, jotka hapettomassa ympäristössä hengittivät sisään hiilidioksidia ja ulos happea. Niissä oloissa meriveden vapaat rauta-atomit nappasivat bakteerien aineenvaihdunnan happipäästöt, ja rauta muuttui kiinteäksi mineraaliksi, joka kerrostui meren pohjaan. Näin syntyi raidallisia rautakerrostumia.

Vielä kauemmas kurottavat kuitenkin taas zirkonitutkijat. Jatkotutkimuksissa Australian zirkonien sisältä on löydetty 4,2 miljardia vuotta vanhoja miniatyyritimantteja, joiden kevyt hiili kertoo eliöiden toiminnasta. Onko elämän alku ikuistettu timanttiin?

Lisätietoja:

sivun alkuun Planeetta Maan juttujen luetteloon Hoksaa-lehden Hoksaa-lehden etusivulle