Forskere har sporet Jordens vej gennem galaksen via små krystaller fundet i dens skorpe

"To see a world in a grain of sand", åbningssætningen til digtet af William Blake, er en ofte brugt sætning, der også fanger noget af det, geologer gør.

Vi observerer sammensætningen af ​​mineralkorn, mindre end bredden af ​​et menneskehår. Derefter ekstrapolerer vi de kemiske processer, de foreslår, for at overveje konstruktionen af ​​vores planet selv.

Nu har vi taget den øjeblikkelige opmærksomhed til nye højder, der forbinder små korn til Jordens plads i det galaktiske miljø.

Ser ud til universet

I en endnu større skala søger astrofysikere at forstå universet og vores plads i det. De bruger fysikkens love til at udvikle modeller, der beskriver astronomiske objekters kredsløb.

Selvom vi måske tænker på planetens overflade som noget, der er formet af processer helt inden for Jorden selv, har vores planet utvivlsomt mærket virkningerne af dets kosmiske miljø. Dette inkluderer periodiske ændringer i Jordens kredsløb, variationer i solens output, gammastråleudbrud og selvfølgelig meteoritnedslag.

Bare det at se på Månen og dens plettede overflade burde minde os om det, givet Jorden er mere end 80 gange mere massiv end dens grå satellit. Faktisk har nyligt arbejde peget på betydningen af ​​meteoritnedslag i produktionen af ​​kontinental skorpe på Jorden, hvilket hjælper med at danne flydende "frø", der flød på det yderste lag af vores planet i sin ungdom.

Vi og vores internationale team af kolleger har nu identificeret en rytme i produktionen af ​​denne tidlige kontinentale skorpe, og tempoet peger på en virkelig storslået drivmekanisme. Dette arbejde er netop blevet offentliggjort i tidsskriftet Geology .

Rytmen af ​​skorpeproduktion på Jorden

Mange sten på Jorden dannes af smeltet eller halvsmeltet magma. Denne magma stammer enten direkte fra kappen - det overvejende faste, men langsomt strømmende lag under planetens skorpe - eller fra at genvinde endnu ældre stykker af allerede eksisterende skorpe. Når flydende magma afkøles, fryser det til sidst til fast bjergart.

Gennem denne afkølingsproces med magmakrystallisering vokser mineralkorn og kan fange elementer som uran, der henfalder over tid og producerer et slags stopur, der registrerer deres alder. Ikke kun det, men krystaller kan også fange andre elementer, der sporer sammensætningen af ​​deres forældremagma, såsom hvordan et efternavn kan spore en persons familie.

Med disse to stykker information – alder og sammensætning – kan vi derefter rekonstruere en tidslinje for skorpeproduktion. Derefter kan vi afkode dens hovedfrekvenser ved hjælp af Fourier-transformationens matematiske trolddom. Dette værktøj afkoder dybest set hyppigheden af ​​begivenheder, ligesom at afkode ingredienser, der er gået ind i blenderen til en kage.

Vores resultater fra denne tilgang antyder en cirka 200 millioner års rytme til skorpeproduktion på den tidlige Jord.

Vores plads i kosmos

Men der er en anden proces med en lignende rytme. Vores solsystem og Mælkevejens fire spiralarme snurrer begge rundt om det supermassive sorte hul i galaksens centrum, men alligevel bevæger de sig med forskellige hastigheder.

Spiralarmene kredser med 210 kilometer i sekundet, mens solen suser frem med 240 km i sekundet, hvilket betyder, at vores solsystem surfer ind og ud af galaksens arme. Du kan tænke på spiralarmene som tætte områder, der bremser stjernernes passage meget ligesom en trafikprop, der kun rydder længere nede ad vejen (eller gennem armen).

Denne model resulterer i cirka 200 millioner år mellem hver indtræden, vores solsystem gør til en spiralarm af galaksen.

Så der ser ud til at være en mulig sammenhæng mellem tidspunktet for skorpeproduktion på Jorden og den tid, det tager at kredse om de galaktiske spiralarme – men hvorfor?

Slag fra skyen

I de fjerne områder af vores solsystem menes en sky af iskold stenaffald ved navn Oort-skyen at kredse om vores sol.

Da solsystemet med jævne mellemrum bevæger sig ind i en spiralarm, foreslås interaktion mellem det og Oort-skyen for at fjerne materiale fra skyen og sende det tættere på det indre solsystem. Noget af dette materiale kan endda ramme Jorden.

Jorden oplever relativt hyppige nedslag fra asteroidebæltets stenede kroppe, som i gennemsnit ankommer med hastigheder på 15 km i sekundet. Men kometer slynget ud fra Oort-skyen ankommer meget hurtigere, i gennemsnit 52 km i sekundet.

Vi hævder, at det er disse periodiske højenergipåvirkninger, der spores af registreringen af ​​skorpeproduktion bevaret i små mineralkorn. Kometpåvirkninger udgraver enorme mængder af Jordens overflade, hvilket fører til dekompressionssmeltning af kappen, der ikke er så ulig at slå en prop på en flaske med brus.

Denne smeltede sten, beriget med lette elementer som silicium, aluminium, natrium og kalium, flyder effektivt på den tættere kappe. Mens der er mange andre måder at generere kontinental skorpe på, er det sandsynligt, at påvirkning af vores tidlige planet dannede flydende frø af skorpe. Magma produceret fra senere geologiske processer ville klæbe til de tidlige frø.

Udgangsbebudere eller gartnere til jordisk liv?

Kontinentalskorpe er vital i de fleste af Jordens naturlige kredsløb – den interagerer med vand og ilt, danner nye forvitrede produkter, som huser de fleste metaller og biologisk kulstof.

Store meteoritnedslag er katastrofale hændelser, der kan udslette liv. Alligevel kan påvirkninger meget vel have været nøglen til udviklingen af ​​den kontinentale skorpe, vi lever på.

Med den nylige passage af interstellare asteroider gennem solsystemet, er nogle endda gået så langt som at antyde, at de transporterede liv på tværs af kosmos.

Uanset hvor vi kom for at være her, er det ærefrygtindgydende på en klar nat at se op på himlen og se stjernerne og den struktur, de sporer, og så se ned på dine fødder og mærke mineralkornene, stenen og kontinentalskorpen nedenfor. - alt sammen forbundet gennem en meget storslået rytme. + Udforsk yderligere

Hvad skabte kontinenterne? Nye beviser peger på gigantiske asteroider

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.