تیمی از محققان استرالیایی و چینی از ایزوتوپ‌های اکسیژن به‌دام‌افتاده در مواد‌معدنی باستانی استفاده کردند تا مشخص کنند اولین نشانه‌های آب‌شیرین چه‌زمانی پوستهٔ سیارهٔ تازه متولد شدهٔ ما را مرطوب کرده است.

«جک هیلز» (The Jack Hills) در استرالیای غربی قدیمی‌ترین مادهٔ باقی‌مانده از پوستهٔ زمین را در خود جای داده است. برای ۴.۴ میلیارد سال موادمعدنی اولیه، نسبتاً بدون تغییر با حرارت و فشار باقی ماندند.

مناظر خشک، قرمز و غبارآلود این روزها آب چندانی دریافت نمی‌کند؛ اما دانشمندان شواهدی از قدیمی‌ترین باران‌های زمین را پیدا کردند که در داخل بلورهای سنگ «زیرکون‌هادین» به‌دام افتاده است و این تغییر بزرگی در درک ما از تاریخچهٔ هیدرولوژیکی زمین است.

«حامد کمال‌الدین» (Hamed Gamaleldien)، زمین‌شناس و نویسندهٔ اصلی این مقاله از دانشگاه کرتین استرالیا می‌گوید: «با بررسی سن و ایزوتوپ‌های اکسیژن در کریستال‌های کوچک کانی زیرکون، ما نشانه‌های ایزوتوپی سبک غیرعادی را در چهار میلیارد سال پیش پیدا کردیم.»

کمال‌الدین و همکارانش از روش طیف‌سنجی جِرمی یون ثانویه برای تجزیه‌وتحلیل دانه‌های کوچک زیرکون و استنباط اینکه کدام ایزوتوپ‌های اکسیژن در ماگمایی که کریستال‌ها از آن تشکیل شده‌اند، استفاده کردند.

زیرکون‌های جک هیلز دارای «ترکیبات ایزوتوپی بسیار سبک» بودند که فقط درصورت تشکیل در زیرگوشته و همچنین در معرض آب‌شیرین، به‌ویژه آب شهاب‌سنگ، نوعی که اخیراً از آسمان سقوط کرده‌اند، امکان‌پذیر بود. پس ممکن است شواهدی از اولین بارندگی‌های زمین که به عمق پوستهٔ تازه سفت‌شدهٔ آن نفوذ کرده‌اند، درون این کریستال‌ها به‌دام افتاده باشند.

کمال‌الدین می‌گوید: «چنین ایزوتوپ‌های نوری اکسیژن معمولاً نتیجهٔ آب شیرین و داغ است که سنگ‌ها را چندین کیلومتر زیر سطح زمین تغییر می‌دهد.»

شواهد وجود آب‌شیرین در عمق زمین، نظریهٔ موجود مبنی‌بر اینکه زمین چهار میلیارد سال پیش کاملاً توسط اقیانوس پوشیده شده بود را به‌چالش می‌کشد.

«هوگو اولیروک» (Hugo Olierook)، زمین‌شناس و نویسندهٔ مشترک دانشگاه کرتین، اشاره می‌کند که این تحقیق برای بسیاری از زمینه‌های علم پیامدهایی دارد.

او می‌گوید: «این کشف نه‌تنها تاریخ اولیهٔ زمین را روشن می‌کند، بلکه نشان می‌دهد که خشکی‌ها و آب‌شیرین زمینه را برای شکوفایی حیات در یک بازهٔ زمانی نسبتاً کوتاه یعنی کمتر از ۶۰۰ میلیون سال پس از شکل‌گیری این سیاره فراهم می‌کنند.»

قبلاً تصور می‌شد که پوسته در آن زمان در زیر اقیانوس غوطه‌ور شده است. برخی از اولین شکل‌های حیات زمینی که ما پیدا کرده‌ایم، صخره‌های میکروبی به‌نام استروماتولیت‌ها با عمر ۳.۴۸ میلیارد سال هستند که در بیش از ۸۰۰ کیلومتری شمال جک هیلز، در پیلبارا کراتون (غرب استرالیا) کشف شده‌اند.»

اما این تحقیق جدید نشان می‌دهد که خشکی، مخازن آب‌شیرین، چرخهٔ آب و احتمالاً حتی حیات روی زمین خیلی زودتر از آنچه فکر می‌کردیم پدیدار شده‌اند.

همچنین نظریهٔ «زمین سرد اولیه» که توسط «جان ولی» (John Valley)، زمین‌شناس دانشگاه ویسکانسین‌مدیسون توصیف شده است را تقویت می‌کند. مقالهٔ او در سال ۲۰۱۴ از زیرکون‌های هادین به‌عنوان قدیمی‌ترین مادهٔ زمین نام برد. این تئوری نشان می‌دهد که مدت زیادی پس از اینکه دریای سنگ‌های مذاب سیاره به پوسته تبدیل شد، زمین به اندازه‌ای خنک بود که میزبان آب مایع، اقیانوس‌ها و هیدروسفر باشد.

اولیروک می‌گوید: «این یافته‌ها یک گام مهم به‌جلو در درک ما از تاریخ اولیهٔ زمین است و درهایی را برای کاوش بیشتر در منشأ حیات باز می‌کند.»