Pokłady wody, o których mowa, znajdują się na głębokości ponad 3 km. Znalazła je prof. Barbara Sherwood Lollar z Wydziału Nauk o Ziemi Uniwersytetu Toronto. Pani profesor od kilkudziesięciu lat poszukuje podobnych miejsc. Tak długo odizolowane od świata zewnętrznego zbiorniki wodne są kapsułami czasu. Można w nich znaleźć mikroby, jakie żyły, gdy na Ziemi panowały tylko organizmy jednokomórkowe. Ale nie tylko o to chodzi. W wodzie rozpuszczone są gazy, w tym gazy szlachetne. Z ich składu można wyciągnąć wnioski na temat składu atmosfery, jaka otulała planetę w momencie, w którym po raz ostatni woda miała kontakt z gazowym otoczeniem. Na podstawie analizy zamarzniętych w arktycznym lodzie banieczek powietrza można odtworzyć klimat, jaki panował, gdy one zamarzały.

Kiedy ścięli drzewo?

Ale wracając do „prehistorycznej wody”... Znaleziono ją w kopalni miedzi i cynku w Timmins w Kanadzie. Dlaczego akurat tam? Cena metali nieżelaznych systematycznie pnie się w górę, a to oznacza, że opłaca się je wydobywać z coraz głębszych pokładów. Z kolei – mówiąc skrótowo – im głębiej, tym dawniej. Starą wodę znaleziono 3 km pod powierzchnią ziemi. 2,6 mld lat temu było tam jednak dno oceanu. Trwają badania nie tylko tego, co w wodzie jest rozpuszczone, ale także poszukiwania tego, co w wodzie może pływać. Jeżeli przetrwało 2,6 mld lat na Ziemi, dlaczego nie miałoby przetrwać na innych planetach? Zresztą o kosmicznym kontekście mówiono także wtedy, gdy dowiercano się do podlodowego jeziora Wostok na biegunie południowym. Tam 4 km pod lodem znajduje się ogromne jezioro, które było odizolowane od świata zewnętrznego przez 15 mln lat. Rosyjscy badacze przez lata próbowali się do niego dostać. Kilka miesięcy temu udało im się. Pobrali próbki wody i teraz trwa ich analiza.

Motywacja i w Kanadzie, i na biegunie była taka sama. Nie ma innego sposobu na badanie epok tak odległych niż znalezienie jakiegoś wycinka naszej planety, który te czasy pamięta. Ale z punktu widzenia badaczy próbki wody, węgla czy gazu byłyby interesujące, nawet gdyby nic w nich nie było rozpuszczone albo nic w nich nie pływało. I to rzeczywiście może dziwić. Przecież cząsteczka wody zawsze wyglądała tak samo. Zawsze była zbudowana z dwóch atomów wodoru i jednego atomu tlenu. Czym może się więc różnić woda dzisiaj od wody sprzed 3 mld lat? Atom atomowi nie jest równy, nawet jeżeli mówimy o atomach tego samego pierwiastka. Atomy występują bowiem w różnych odmianach, które nazywa się izotopami. 98,9 proc. atomów węgla, jakie występują na Ziemi, ma 6 neutronów i 6 protonów w jądrze atomowym oraz 6 elektronów krążących wokół jądra. Ten izotop węgla nazywa się węglem 12C. Ale w przyrodzie (w ilości 1,1 proc.) występuje jeszcze węgiel 13C z 7 neutronami w jądrze (ilość protonów, a więc i elektronów we wszystkich węglach jest taka sama). W śladowych ilościach można też spotkać węgiel 14C, który ma 8 neutronów. Ten ostatni izotop węgla powstaje w wyniku bombardowania Ziemi przez promieniowanie kosmiczne. Gdy drzewo rośnie, pochłania ze środowiska wszystkie rodzaje węgli (nie rozróżnia izotopów), ale gdy obumrze albo zostanie ścięte, przestaje pochłaniać węgiel. Izotopy 12C i 13C nie rozpadają się, ale 14C już tak. Badając proporcje pomiędzy tymi izotopami, można ocenić, kiedy zostało ścięte drzewo, z którego wykonano jakiś historyczny przedmiot. To tzw. datowanie radioaktywnym węglem jest powszechnie stosowane w wielu laboratoriach biologicznych i archeologicznych. W ten sposób można określać próbki nie starsze niż 50–60 tys. lat.

Izotop prawdę Ci powie

Badając skład izotopowy oraz wzajemne proporcje różnych odmian tych samych pierwiastków, badacze w latach 70. i 80. XX w. zrekonstruowali historię naszego Księżyca. Zanim człowiek postawił na Srebrnym Globie pierwszy krok, nie mieliśmy o tym pojęcia. Być może Księżyc powstał razem z Ziemią, a być może to glob, który uformował się gdzieś na peryferiach Układu Słonecznego i został przez Ziemię przechwycony? W końcu zaproponowano teorię, wedle której młoda i jeszcze płynna Ziemia tak szybko obracała się wokół własnej osi, że oderwała się od niej materia, a z niej powstał Księżyc. Ostatecznie okazało się, że żadna z tych teorii nie sprawdziła się. Księżyc to kawałek Ziemi, który oderwał się nie w wyniku szybkiego obrotu, tylko kolizji. Młoda Ziemia zderzyła się z obiektem porównywalnym pod względem wielkości z Marsem. Jak tego dowiedziono? Zbadano księżycowe skały, których skład chemiczny był taki sam jak skał magmowych na Ziemi. Gdy przeanalizowano ich skład izotopowy, wszelkie wątpliwości zostały rozwiane.