Land, der stiger over havet for 2,4 milliarder år siden, ændrede planeten Jorden

Kemiske signaturer i skifer, Jordens mest almindelige sedimentære sten, peger på en hurtig stigning af land over havet for 2,4 milliarder år siden, der muligvis udløste dramatiske ændringer i klima og liv.

I en undersøgelse offentliggjort i tidsskriftet 24. maj Natur , forskere rapporterer, at skifer udtaget fra hele verden indeholder arkivkvalitetsbevis for næsten umærkelige spor af regnvand, der forårsagede forvitring af land fra så gammel som 3,5 milliarder år siden.

Bemærkelsesværdige ændringer i forholdet mellem ilt 17 og 18 med mere almindelig ilt 16, sagde hovedforfatter Ilya Bindeman, en geolog ved University of Oregon, tillod forskere at læse den kemiske historie i klipperne.

Derved, de fastslog, da den nyligt opståede skorpe blev udsat for forvitring ved kemiske og fysiske processer, og, mere bredt, da den moderne hydrologiske proces med fugtdestillation under transport over store kontinenter startede.

Beviserne er fra analyser af tre iltisotoper, især den sjældne, men stabile ilt 17, i 278 skiferprøver trukket fra friløb og borhuller fra alle kontinenter og spænder over 3,7 milliarder år af Jordens historie. Analyserne blev udført i Bindemans stabile isotoplaboratorium.

Baseret på hans egen tidligere modellering og andre undersøgelser, Bindeman sagde, samlede landmasse på planeten for 2,4 milliarder år siden kan have nået omkring to tredjedele af det, der observeres i dag. Imidlertid, fremkomsten af ​​det nye land skete pludseligt, parallelt med store ændringer i kappedynamikken.

Isotopiske ændringer registreret i skiferprøverne på det tidspunkt falder også sammen med den hypotetiserede timing af landkollisioner, der dannede Jordens første superkontinent, Kenorland, og højbjerge og plateauer.

"Skorpen skal være tyk for at stikke ud af vand, "Bindeman sagde." Tykkelsen afhænger af mængden og også af termisk regulering og viskositeten af ​​kappen. Når Jorden var varm og kappen var blød, stor, høje bjerge kunne ikke understøttes. Vores data indikerer, at dette ændrede sig eksponentielt for 2,4 milliarder år siden. Den køligere kappe kunne understøtte store skår af land over havets overflade. "

Temperaturerne på overfladen, da det nye land kom ud af havet, ville sandsynligvis have været varmere end i dag med flere titalls grader, han sagde.

Undersøgelsen fandt en trinvis ændring i triple-isotoper af ilt omkring denne tidsramme. At, sagde forskerne, løser tidligere argumenter for en gradvis eller trinvis fremkomst af jord for mellem 1,1 og 3,5 milliarder år siden. For 2,4 milliarder år siden, Bindeman sagde, det nyopståede land begyndte at forbruge kuldioxid fra atmosfæren under kemisk forvitring.

Timingen falder også sammen med overgangen fra Archean Eon, når simple prokaryote liv former sig, archaea og bakterier, trives i vand, til den proterozoiske Eon, når eukaryoter, såsom alger, planter og svampe, opstået.

"I dette studie, vi kiggede på, hvordan forvitringen forløb over 3,5 milliarder år, "Sagde Bindeman." Land, der stiger fra vand, ændrer planetens albedo. I første omgang, Jorden ville have været mørkeblå med nogle hvide skyer set fra rummet. Tidlige kontinenter tilføjet til refleksion. I dag har vi mørke kontinenter på grund af masser af vegetation. "

Udsættelse af det nye land for forvitring, han sagde, kan have udløst en vask af drivhusgasser som kuldioxid, forstyrre Jordens strålingsbalance, der genererede en række glaciale episoder for mellem 2,4 milliarder og 2,2 milliarder år siden. At, han sagde, kan have affødt den store iltningsbegivenhed, hvor atmosfæriske ændringer bragte betydelige mængder frit ilt ind i luften. Klipper blev oxideret og blev røde. Arkæanske klipper er grå.

I mangel af meget jord, han sagde, fotoner fra solen interagerede med vand og opvarmede det. En lys overflade, leveret af fremvoksende land, ville reflektere sollys tilbage i rummet, skabe yderligere drejningsmoment på strålings-drivhusbalancen og en ændring i klimaet.

"Det, vi spekulerer i, er, at når store kontinenter opstod, lys ville blive reflekteret tilbage i rummet og starte en løbende istid, "Sagde Bindeman." Jorden ville have set sit første snefald. "

Skifer dannes ved forvitring af skorpe.

"De fortæller dig meget om udsættelse for luft og lys og nedbør, "Bindeman sagde." Processen med dannelse af skifer fanger organiske produkter og hjælper til sidst med at generere olie. Skifer giver os en kontinuerlig registrering af forvitring. "