Jordens første eksempel på genbrug - sin egen skorpe

Stenprøver fra det nordøstlige Canada bevarer kemiske signaler, der hjælper med at forklare, hvordan jordskorpen var for mere end 4 milliarder år siden, afslører nyt arbejde fra Carnegies Richard Carlson og Jonathan O'Neil fra University of Ottawa. Deres arbejde udgives af Videnskab .

Der er meget om Jordens gamle skorpe, som forskere ikke forstår. Dette skyldes, at det meste af planetens oprindelige skorpe simpelthen ikke længere er til at undersøge direkte - det er enten sunket tilbage i planetens indre på grund af pladetektonikkens virkning eller blevet omdannet af geologisk aktivitet på Jordens overflade for at lave nyt, yngre sten.

"Det har vist sig svært at finde rester af denne gamle skorpe, men en ny tilgang giver mulighed for at opdage tilstedeværelsen af ​​virkelig gammel skorpe, der er blevet omarbejdet til 'blot' virkelig gamle sten, "Sagde Carlson.

Fremgangsmåden anvendt i denne undersøgelse undersøgte variationer i mængden af ​​en isotop af elementet neodym, som er skabt af det radioaktive henfald af et andet element, samarium.

Isotoper er versioner af et element, der har samme antal protoner, men forskellige antal neutroner, hvilket får hver isotop til at have en anden masse. Isotopen af ​​samarium med en masse på 146 er ustabil og henfalder til isotopen af ​​neodym med en masse på 142. (Hvis du er interesseret i at vide hvordan, det gør det ved at udsende det, der kaldes en alfapartikel - sammensat af to neutroner og to protoner - fra dets kerne.)

Samarium-146 er en radioaktiv isotop, der har en halveringstid på kun 103 millioner år. Det lyder måske som lang tid, men i geologiske termer er den virkelig ganske kort. Mens samarium-146 var til stede, da Jorden dannede, den uddøde meget tidligt i Jordens historie. Vi kender dens eksistens fra studiet af meget gamle klipper, især meteoritter og prøver fra Mars og Månen.

Variationer i den relative mængde af neodym-142 i forhold til andre isotoper af neodym, der ikke stammer fra forfaldende samarium, afspejler kemiske processer, der ændrede forholdet mellem samarium og neodym i klippen, mens samarium-146 stadig var til stede-stort set før omkring 4 mia. år siden.

Carlson og O'Neil undersøgte 2,7 milliarder år gamle granitklipper, der udgør en god del af den østlige bred af Hudson Bay. Overfloderne af neodym-142 i disse granitter indikerer, at de stammer fra gensmeltning af meget ældre klipper-klipper, der var mere end 4,2 milliarder år gamle-og at disse gamle sten lignede kompositionsmæssigt den rigelige magnesiumrige bjergtype kendt som basalt, som udgør hele den nuværende oceaniske skorpe samt store vulkaner som Hawaii og Island.

I nyere tid i Jordens historie, basaltisk oceanisk skorpe overlever på Jordens overflade i mindre end 200 millioner år, før den synker tilbage i Jordens indre på grund af pladetektonikkens virkning. Resultaterne præsenteret i dette papir, imidlertid, tyder på, at basaltisk skorpe, som kan have dannet sig ikke længe efter Jordens dannelse, overlevede på Jordens overflade i mindst 1,5 milliarder år, før de senere blev smeltet tilbage til klipper, der udgør en god del af den nordligste Superior-kraton, en geologisk formation, der strækker sig nogenlunde fra Hudson Bay i Quebec til Lake Huron i Ontario.

"Hvorvidt dette resultat indebærer, at pladetektonik ikke var i arbejde i den tidligste del af Jordens historie, kan nu undersøges ved hjælp af vores værktøj til at studere neodym-142 variation for at spore rollen som virkelig gammel skorpe i opbygningen af ​​yngre, men stadig gammel, dele af Jordens kontinentale skorpe, "Forklarede Carlson.

Deres fund har således vigtige implikationer om Jordens tidligste skorpe og de processer, der startede dannelsen af ​​Jordens kontinentale skorpe.