Od jak dawna Ziemia jest planetą biologiczną? To jedna z najważniejszych kwestii interesujących naukowców zajmujących się badaniem najstarszych ziemskich formacji skalnych. Nasz glob uformował się ok. 4,54 mld lat temu.

Ile potrzeba było, by pojawiły się na nim oceany i atmosfera chroniąca powierzchnię przed wpływem promieniowania kosmicznego? A później – by pierwiastki połączyły się w cząsteczki, a te stały się częściami najprostszych mikroorganizmów?

Odpowiedzi na te pytania kryją stromatolity. To specyficzne formacje skalne, które są śladami istnienia mikroorganizmów sprzed milionów, a nawet miliardów lat. Te skamieniałe rafy składają się z warstw zawierających charakterystyczne kopuły, kolumny i stożki. Niektóre z nich – np. znajdowane na klifach Spitzbergenu – są wyraźnie widoczne.

Jak powstawały stromatolity?

Życie takie, jakie znamy – czyli mające postać wielokomórkowych roślin i zwierząt – pojawiło się kilkaset milionów lat temu. Wcześniej zaś istniały jedynie drobnoustroje, takie jak pradawne bakterie. Choć były to organizmy jednokomórkowe, tworzyły rozległe dywany albo kożuchy zwane fachowo matami. Powstają one i dziś na powierzchni oceanu, gdy zakwitają glony.

Miliardy lat temu maty drobnoustrojów przykrywały morskie dna. Z czasem zasypywały je drobne osady. Mikroorganizmy, chcąc odzyskać dostęp do światła, przesuwały się ku górze. Tak formowały się charakterystyczne dla stromatolitów stożki i kopuły, przypominające wypukłości w tekturowym opakowaniu po jajkach.

Gdzie znajdują się najstarsze skamieniałości?

Ile lat mają najstarsze stromatolity? Które z najstarszych formacji skalnych są pochodzenia biologicznego, a które to efekt wulkanizmu i innych przemian, jakim podlegają ziemskie skały? Odpowiedź na to nie zawsze jest prosta.

W 2016 r. naukowcy ogłosili, że odkryli na Grenlandii stromatolity mające 3,7 mld lat. Później to odkrycie zakwestionowano. Inna grupa badaczy przedstawiła dowody wskazujące, że skały z Grenlandii są i zawsze były po prostu skałami.

Rekordzistami pozostają więc stromatolity znalezione w tzw. formacji Dresser w rejonie Pilbara w zachodniej Australii. W maju 2017 r. uczeni z Australii i Nowej Zelandii ustalili, że mają one 3,48 mld lat. Pracę na ten temat opublikowali wówczas w czasopiśmie naukowym „Nature Communications”.

Potwierdzone odkrycie najstarszych śladów życia

Inaczej niż w przypadku Grenlandii, to drugie odkrycie zostało właśnie potwierdzone. W czasopiśmie „Geology” ukazała się praca, opisująca rygorystyczną serię badań, jakim poddano stromatolity z formacji Dresser. Naukowcy, na czele z paleontologiem Keyronem Hickmanem-Lewisem z brytyjskiego Muzeum Historii Naturalnej, wykorzystali do tego m.in. spektroskopię ramanowską, spektroskopię mas sprzężoną z plazmą wzbudzaną indukcyjnie oraz skaningową mikroskopię elektronową. A także kilka innych metod.

Dzięki temu, zdaniem badaczy, udało się potwierdzić, że stromatolity z Australii są pochodzenia biologicznego. – Jeśli archeolodzy znajdują fundamenty ruin, wiedzą, że zostały zbudowane przez ludzi. Są w stanie wyróżnić takie charakterystyczne elementy, jak otwory drzwiowe, drogi i cegły – mówi Hickman-Lewis. – Na tej samej zasadzie istnieją pewne typowe elementy struktury związane ze stromatolitami, które pozwalają zidentyfikować ich proces powstawania i pochodzenie – dodaje badacz.

Czy znajdziemy stromatolity na Marsie?

Badanie te – choć dotyczą odległej przeszłości – mają też znaczenie dla przyszłości. Miliardy lat temu, gdy formacja Dressera była płytką laguną z matą bakteryjną na dnie, bardzo podobne warunki panowały w kraterze Jezero na Marsie. Jest możliwe, że tam również istniało wówczas życie.

To oznacza, że badania takie jak opisane w „Geology” mają też szanse pomóc zidentyfikować ślady po dawnych mikroorganizmach marsjańskich. Pod warunkiem oczywiście, że wpierw zostaną znalezione odpowiednie formacje skalne. Badania w kraterze Jezero prowadzi obecnie łazik marsjański Perseverance.


Źródła: Geology, Natural History Museum.