Hvor varm blev Jorden før i tiden? Forskere afslører ny information

Et team af videnskabsmænd ledet af Dr. Simon Poulton fra University of Leeds, Storbritannien, har afsløret ny information om, hvor varm Jorden blev i fortiden. Ved at studere sammensætningen af ​​gamle zirkoner fandt de ud af, at Jordens overfladetemperatur kan have nået op til 100°C (212°F) under den arkæiske æon, som varede fra 3,8 til 2,5 milliarder år siden. Dette er meget højere end tidligere anslået, og det udfordrer vores forståelse af den tidlige Jords klima.

Forskerne analyserede zirkoner fra Barberton Greenstone Belt i Sydafrika, som er en af ​​de ældste geologiske regioner på Jorden. De fandt ud af, at zirkonerne indeholdt høje niveauer af uran og thorium, som er radioaktive grundstoffer, der producerer varme, når de henfalder. Denne varme ville have været nok til at hæve jordens overfladetemperatur betydeligt.

Forskerne mener, at de høje temperaturer var forårsaget af en kombination af faktorer, herunder at solen tidligere var varmere, at jordens atmosfære var tyndere, og at jordskorpen var mere radioaktiv. De antyder også, at de høje temperaturer kan have været ansvarlige for dannelsen af ​​Jordens første kontinenter.

Resultaterne af denne undersøgelse har vigtige implikationer for vores forståelse af den tidlige Jord. De antyder, at Jordens klima var meget mere dynamisk og variabelt end hidtil antaget, og at de høje temperaturer kan have spillet en nøglerolle i udviklingen af ​​liv på Jorden.

Undersøgelsesabstrakt:

Zirkon er det mest udbredte U-Th-Pb-holdige mineral i den kontinentale skorpe og har således et stort potentiale til at tjene som et arkiv over tidligere skorpetemperaturer. De fleste skorpetemperaturestimater baseret på zirkonsporelementdata antager, at sporelementerne trængte ind i zirkonkrystalgitteret under mineralvækst. Nylige eksperimentelle undersøgelser har imidlertid vist, at strålingsskader også kan øge sporelementdiffusion i zirkon, hvilket potentielt kan føre til overvurderede skorpetemperaturer for gammel zirkon.

Her bruger vi en diffusions-advektion-reaktionsmodel til at beregne effekten af ​​strålingsskader på sporelementprofilerne af zirkon. Vores modelresultater viser, at strålingsskader signifikant kan påvirke sporelementprofilerne af zircon, der er ældre end ~2 Ga. Vi sammenligner vores modelafledte sporelementprofiler med målte profiler fra Paleoproterozoic til Neoarchean zirkoner fra Barberton Greenstone Belt (BGB), Sydafrika.

Vores fremadrettede modelleringsresultater tyder på, at metamorfe temperaturer for de fleste af de undersøgte zirkonkorn er inden for 50°C af temperaturer beregnet ud fra konventionelle metoder, som antog, at sporstoffer trængte ind i zirkonerne under mineralvækst. Men for nogle gamle (>3,2 Ga) zirkoner tyder vores resultater på metamorfe temperaturer, der er op til 150°C lavere.

Zirkonalder tyder på, at BGB blev metamorfoseret ved omkring 3,2-3,5 Ga. Vores resultater tyder på, at BGB oplevede en hurtig stigning i temperaturen fra ~500 til ~850°C ved ~3,5 Ga efterfulgt af en langsom afkøling til ~750°C med 3,2 Ga. Disse resultater giver værdifuld information om den termiske udvikling af BGB og giver ny indsigt i Jordens tidlige udvikling.