Какова была вода в архее?

В канадской провинции Онтарио в руднике Тимминс на глубине 2,8 км геологи обнаружили воду, возраст которой составляет как минимум 1,5 миллиарда лет. Этот срок был установлен по содержанию изотопов ¹²⁴Xe, ¹²⁶Xe и ¹²⁸Xe. Дальнейшие исследования показали, что содержание ¹²⁹Xe и отсутствие каких-либо следов мантийного влияния свидетельствуют о том, что вода была накоплена в осадках и извлечена процессами миграции флюидов во время или сразу после оруденения примерно 2,64 миллиарда лет назад.

Трещинные воды кристаллического основания лишь недавно привлекли к себе внимание ученых, так как содержание H₂ в них соответствует содержанию его в «черных курильщиках» или центрах океанического спрединга. Этот водород, по мнению ученых, образовался в результате радиолиза воды и серпентинизации и является источником энергии для глубинных хемоавтотрофных микробных биосистем.

Разведочные скважины в шахте, дающие воду, богатую водородом, метаном, азотом гелием, были опробованы на стабильные изотопы и благородные газы. Соотношения ³He/⁴He колеблются между 0,0052R_a и 0,0153R_a (R_a — соотношение ³He/⁴He в воздухе, 1,4 × 10^-6), это подтверждает, что радиогенный гелий более чем на 99% состоит из изотопов ³He и ⁴He. Изотопный состав Ne не показывает существенной мантийной составляющей, а скорее говорит о смешении атмосферной воды и радиогенного компонента, обнаруживаемого в газово-жидких включениях пород архея. Отличительной чертой данного исследования является то, что наличие архейских изотопов неона было отмечено не в составе включений, а при свободном излиянии воды из скважины со скоростью от 0,1 до 2 литров в минуту. Значения ⁴⁰Ar/³⁶Ar в этих пробах являются наивысшими, обнаруженными до сих пор во флюидах (до 44,384).

 
Сравнение изотопного состава неона из свободных флюидов и газово-жидких включений из древней коры.
Источник: http://www.nature.com/nature/journal/v497/n7449/fig_tab/nature12127_F1.html

В статье, опубликованной в журнале «Nature» коллектив авторов из Великобритании и Канады подробно описывает методы своих исследований и полученные результаты. Полностью с их исследованиями можно ознакомиться на странице журнала по адресу: http://www.nature.com/nature/journal/v497/n7449/full/nature12127.html.

Издательско-выставочный центр ВСЕГЕИ