Dansk Polarcenter | Strandgade 100 H | 1401 København K | Danmark
telefon 3288 0100 | telefax 3288 0101 | 
News    |    Research & Logistics    |    Publications    |    Library    |    Photos    |    Polarfronten    |    Om DPC
Du er på:
En dråbe fra tidernes morgen

Der er blandt forskere bred enighed om, at det første liv på Jorden er opstået i vand. En dansk geolog har fundet kvartskorn, som indeholder 3,8 mia. år gammelt havvand, og det kan kaste nyt lys over, hvordan livet opstod.

Af
Geologen Peter Appel fra Danmarks og Grønlands Geologiske Undersøgelse har påtaget sig noget, som næsten kan synes at være en umulig opgave. Han er i gang med at bevise, at nogle små, sorte kvartskorn har klaret at blive mast ned i mindst 15 kilometers dybde, hvor de har været under et voldsomt tryk og er blevet opvarmet til flere hundrede grader, og derpå har taget hele turen op igen til Jordens overflade. Alt sammen uden at få så meget som en revne (se figur).
Lykkes det, så er det samtidig et faktum, at der i små lommer i kvartskornene ligger indesluttet saltvand og metan, som stammer fra et 3,8 mia. år gammelt hav.

En tur gennem Jordens overflade

Peter Appel har siden 1997 brugt hovedparten af sine kræfter på et stort, tværdisciplinært projekt, som har haft til formål at undersøge verdens ældste bjergarter i Isukasia 150 kilometer nordøst for Nuuk i Vestgrønland. Bjergarterne er op til 3,8 mia. år gamle og består hovedsagelig af endeløse lavastrømme med pudestrukturer, som viser, at lavaen flød ud og størknede under vand.

Det var under et feltophold i dette nedslidte klippelandskab, at Peter Appel en dag stødte på en lille blok pudelava, som indeholdt nogle sorte og hvide korn. Det var tydeligt, at der var tale om kvarts, men kvarts er hvidt, så han undrede sig over de sorte korn.

- Da jeg kom hjem og kiggede på det i mikroskop, kunne jeg se, at de sorte var kvartskorn, der ikke var brudt i stykker under senere deformationer, fortæller Peter Appel. De var fuldstændig, som naturen havde skabt dem for 3,8 mia. år siden.

- Det her er der ingen der vil tro på, for det er helt usandsynligt, var Peter Appels første reaktion.

Der er ingen uenighed om, hvordan kvartskornene er blevet dannet. Det er foregået, som det finder sted på havets bund også i dag. Da lavaen for 3,8 mia. år siden var størknet i en pude, indeholdt den en masse gas, som var koncentreret i små hulrum. Langsomt er gassen sivet ud og blevet erstattet af havvand, som har afsat mineraler som f.eks. kvarts. Og da der altid er uregelmæssigheder i kvartskrystaller, så er bittesmå dråber af det havvand, som har afsat krystallerne, blevet fanget i nogle små hulrum i kvartsen.

Det usandsynlige var, at kvartskornene havde overlevet turen ned gennem Jordens overflade. Det normale er, at bjergarterne vil blive omdannet under det voldsomme tryk og de meget høje temperaturer i 15 kilometers dybde. Kvartsen vil gå i stykker og rekrystallisere, og det gamle havvand vil sive ud og blive erstattet af vand, der cirkulerer dybt nede i jordskorpen. Det var øjensynligt ikke sket her, og Peter Appel stod med et materiale, som kunne vise sig at indeholde vigtige oplysninger om livets start på Jorden.

3,8 mia. år gammelt
For at komme videre var det nødvendigt at få en mere præcis analyse af kvartskrystallerne, og Appel kontaktede derfor professor Jacques Touret fra Vrije Universiteit i Amsterdam, som er en af de førende eksperter på området.

Han havde tidligere undersøgt materiale fra Isua, som havde vist sig at være totalt deformeret, så han indvilgede kun efter et mildt pres. Peter Appel sendte en prøve, og 14 dage senere vendte Touret stærkt ophidset tilbage. Nogle enkelte af kvartskornene var fuldstændig ubeskadigede.

De komplicerede undersøgelser viste, at de sorte kvartskorn indeholdt saltvand og metan, og at de var dannet under tryk- og temperaturforhold, som svarer til havbundsforhold på en kilometers dybde. De rekrystalliserede, hvide kvartskorn var derimod dannet under de tryk- og temperaturforhold, som findes i ca. 15 kilometers dybde, og i stedet for metan indeholdt de CO2. Så vandet i de sorte og hvide kvartskorn havde forskellig oprindelse.

Konklusionen måtte være, at de sorte korn enten måtte være dannet for 3,8 mia. år siden, før de begyndte på turen ned i jordskorpen, eller efter at de var dukket frem til overfladen igen. Og det sidste kunne ikke lade sig gøre, for så vil kornene have indeholdt CO2 i stedet for metan.

Dermed havde Peter Appel og Co. fået så meget fast grund under fødderne, at de kunne skrive en videnskabelig artikel, som de fik antaget i det internationale tidsskrift Precambrian Research.

Men der mangler stadig at forklare, hvordan en stenblok kan overleve turen ned gennem jordskorpen så relativt ubeskadiget, at det er muligt at finde nogle af de oprindelige kvartskrystaller i Isukasia 3,8 mia. år senere.

Peter Appels teori er, at pudelavaen er blevet brudt i stykker på havbunden, og at lavaen er blevet omdannet til bløde lermineraler, som beskyttende har lagt sig i en klump omkring kvartskornene. Under det voksende tryk og de stigende temperaturer nede i jordskorpen er leret blevet omdannet til glimmer, som er så bøjeligt, at det har taget så meget af for trykket, at kvartsen har overlevet i sin oprindelige form.

Dråber med dyrebar viden
Det næste skridt er selvfølgelig at få analyseret de bittesmå dråber havvand, som ifølge Peter Appels teori stammer tilbage fra Jordens spæde start. Men der er frustrerende nok ifølge Peter Appel indtil videre et afgørende problem:

- Vandet er indesluttet i 0,02-0,03 millimeter små hulrum, og så små vandmængder er der ingen analyseteknikker, der kan behandle i dag. De laboratorier, vi har været i forbindelse med, kan ikke klare væskemængder under 0,2 millimeter. Men jeg er fortrøstningsfuld. Det er kun et spørgsmål om tid, før det bliver muligt.

En fremtidig analyse kan afsløre den kemiske sammensætning af det hav, hvori man regner med, at det første liv opstod. Peter Appel forestiller sig, at det svarer til det miljø, der findes omkring de såkaldte black smokers på bunden af Atlanterhavet og Stillehavet. De opstår i forbindelse med undersøisk, vulkansk aktivitet og giver næring til et frodigt liv i områder, som ellers er blottet for liv.

Peter Appel forestiller sig også, at en kemisk analyse af vandet kan løse mysteriet om, hvordan Jordens vand er dannet. Det har været diskuteret i mange år, og en af de mulige forklaringer er, at det stammer fra kometer, gigantiske, beskidte snebolde, som er kommet fra rummet. Hvis det lykkes at måle vandets kemiske sammensætning, kan astrofysikerne bl.a. ud fra forholdet mellem brint og deuterium gå i gang med at undersøge, om det første vand på Jorden stammer fra rummet, og hvor i rummet det kommer fra.

Men foreløbig må Peter Appel og vi andre spændt vente på, at den teknologiske udvikling gør det muligt at komme tæt nok på de dyrebare dråber.


Animation om Jordens fødsel
(500Kb). Hent animationen i stor opløsning, 22.9Mb. (QuickTime)

Animationen viser, hvordan Jorden blev skabt for 4,5 mia. år siden.
Efterfølgende bliver Jorden ramt af store isblokke, som bringer vand og måske det første liv. Den virtuelle skabelseshistorie ender i Isua i
Vestgrønland, hvor forskerne nu mener, de har fundet 3,8 mia. år gamle vanddråber fra dette første hav. Det er grafikeren Morten Bartholdy, Colorshop, som har pustet liv i denne teori om, hvordan den blå planet kom til verden.

Grafik: Rie Jerichow

Jordens ældste bjergarter i Isukasia i Vestgrønland har i løbet af deres 3,8 mia. års levetid været en tur nede i 15 km dybde, hvor de er blevet omformet under det store tryk og de høje temperaturer. Nogle få blokke overlevede turen uden at blive omformet.


Foto: Peter Appel

Tynd skive af pudelava med små runde kvartskorn. Kornene har klaret den 15 kilometer lange tur ned gennem jordskorpen uden at blive deformeret og indeholder bittesmå dråber af det havvand, som for 3,8 mia. år siden afsatte krystallerne.

Foto: Peter Appel

Lava, der flyder ud på havbunden, danner pudeformede strukturer. Den yderste, sorte rand er finkornet på grund af lynafkøling ved kontakten med havvandet. De indre dele er mere grovkornede og har små hulrum efter gas. I disse hulrum afsætter havvandet mineraler som f.eks. kvarts.

DRs Viden Om sender et program om projektet den 2/4-2002



Kontakt:

GEUS
tlf. 38 14 22 14

Tegn et abonnement
på Polarfronten on-line


eller ring på 3288 0100