Ny teori om, hvordan jordskorpen blev skabt

Mere end 90% af Jordens kontinentale skorpe består af silica-rige mineraler, såsom feltspat og kvarts. Men hvor kom dette silicaberigede materiale fra? Og kunne det give et fingerpeg i søgen efter liv på andre planeter?

Konventionel teori hævder, at alle de tidlige jordskorpeingredienser blev dannet af vulkansk aktivitet. Nu, imidlertid, McGill Universitys jordforskere Don Baker og Kassandra Sofonio har udgivet en teori med et nyt twist:nogle af de kemiske komponenter i dette materiale slog sig ned på Jordens tidlige overflade fra den dampende atmosfære, der herskede på det tidspunkt.

Først, lidt gammel geokemisk historie:Forskere mener, at en planetoid på størrelse med Mars pløjede ind i proto-Jorden for omkring 4,5 milliarder år siden, smelte jorden og gøre den til et hav af magma. I kølvandet på det nedslag – som også skabte nok snavs til at danne månen – afkølede jordens overflade gradvist, indtil den var mere eller mindre fast. Bakers nye teori, som den konventionelle, er baseret på den præmis.

Atmosfæren efter kollisionen, imidlertid, bestod af damp med høj temperatur, der opløste sten på Jordens umiddelbare overflade-”ligesom sukker opløses i kaffe, " forklarer Baker. Det er her, den nye rynke kommer ind. "Disse opløste mineraler steg til den øvre atmosfære og kølede af, og så ville disse silikatmaterialer, der var opløst ved overfladen, begynde at skilles ud og falde tilbage til Jorden i det, vi kalder en silikatregn."

For at teste denne teori, Bager og medforfatter Kassandra Sofonio, en McGill bachelor forskningsassistent, brugt måneder på at udvikle en række laboratorieforsøg designet til at efterligne de dampende forhold på den tidlige jord. En blanding af bulk silikatjordmaterialer og vand blev smeltet i luften ved 1, 550 grader Celsius, derefter malet til et pulver. Små mængder af pulveret, sammen med vand, blev derefter indesluttet i guldpalladiumkapsler, anbragt i en trykbeholder og opvarmet til omkring 727 grader Celsius og 100 gange Jordens overfladetryk for at simulere forholdene i Jordens atmosfære omkring 1 million år efter det månedannende nedslag. Efter hvert eksperiment, prøver blev hurtigt bratkølet, og materialet, der var blevet opløst i højtemperaturdampen, blev analyseret.

Eksperimenterne blev styret af andre forskeres tidligere eksperimenter på sten-vand-interaktioner ved høje tryk, og ved McGill-holdets egne foreløbige beregninger, Baker noter. Ikke desto mindre, "vi blev overrasket over ligheden mellem det opløste silikatmateriale, der blev produceret af eksperimenterne" med det, der findes i jordskorpen.

Deres resulterende papir, offentliggjort i tidsskriftet Earth and Planetary Science Letters , fremsætter en ny teori om "luftmetasomatisme" - et udtryk opfundet af Sofonio for at beskrive den proces, hvorved silicamineraler kondenserede og faldt tilbage til jorden over omkring en million år, producerer nogle af de tidligste stenprøver, der kendes i dag.

"Vores eksperiment viser kemien i denne proces, "og kunne give forskere vigtige spor om, hvilke eksoplaneter der kan have kapacitet til at rumme liv, siger Baker.

"Denne tid i jordens tidlige historie er stadig virkelig spændende, " tilføjer han. "Mange mennesker tror, ​​at livet startede meget hurtigt efter disse begivenheder, som vi taler om. Dette sætter scenerne for, at Jorden er klar til at understøtte livet."