Udenjordiske påvirkninger kan have udløst udbrud af pladetektonik

Hvornår – og hvordan – jordens overflade udviklede sig fra en varm, primordial grød til en klippeplanet, der konstant genopstår af pladetektonik, er stadig nogle af de største ubesvarede spørgsmål inden for jordvidenskabelig forskning. Nu en ny undersøgelse, udgivet i Geologi , antyder, at denne jordiske overgang faktisk kan være blevet udløst af påvirkninger uden for jorden.

"Vi har en tendens til at tænke på Jorden som et isoleret system, hvor kun interne processer betyder noget, " siger Craig O'Neill, direktør for Macquarie University's Planetary Research Centre. "I stigende grad, selvom, vi ser effekten af ​​solsystemets dynamik på, hvordan Jorden opfører sig."

Modelleringssimuleringer og sammenligninger med månens indvirkningsundersøgelser har afsløret, at efter Jordens tilvækst for omkring 4,6 milliarder år siden, Jordskælvende påvirkninger fortsatte med at forme planeten i hundreder af millioner af år. Selvom disse begivenheder ser ud til at være aftaget over tid, kuglelejer - karakteristiske lag af runde partikler kondenseret fra sten fordampet under et udenjordisk nedslag - fundet i Sydafrika og Australien tyder på, at Jorden oplevede en periode med intenst bombardement for omkring 3,2 milliarder år siden, nogenlunde samtidig med at de første indikationer af pladetektonik dukker op i klippeprotokollen.

Denne tilfældighed fik O'Neill og medforfatterne Simone Marchi, William Bottke, og Roger Fu at spekulere på, om disse omstændigheder kunne hænge sammen. "Modellerundersøgelser af den tidligste Jord tyder på, at meget store nedslag - mere end 300 km i diameter - kan generere en betydelig termisk anomali i kappen, " siger O'Neill. Dette ser ud til at have ændret kappens opdrift nok til at skabe opstrømninger, ifølge O'Neill, "direkte kunne drive tektonik."

Men de sparsomme beviser, der er fundet til dato fra det arkæiske område - tidsperioden, der spænder over 4,0 til 2,5 milliarder år siden - tyder på, at der for det meste skete mindre påvirkninger med mindre end 100 km i diameter i løbet af dette interval. For at afgøre, om disse mere beskedne kollisioner stadig var store og hyppige nok til at indlede global tektonik, forskerne brugte eksisterende teknikker til at udvide den mellemarkæiske påvirkningsregistrering og udviklede derefter numeriske simuleringer til at modellere de termiske virkninger af disse påvirkninger på Jordens kappe.

Resultaterne indikerer, at under det mellemarkæiske område, 100 kilometer brede nedslag (ca. 30 km bredere end det meget yngre Chixculub-krater) var i stand til at svække Jordens stive, yderste lag. Det her, siger O'Neill, kunne have fungeret som en udløser for tektoniske processer, især hvis Jordens ydre allerede var "primet" til subduktion.

"Hvis litosfæren var den samme tykkelse overalt, sådanne påvirkninger ville have ringe effekt, " siger O'Neill. Men under den mellemarkæiske tid, han siger, planeten var afkølet nok til, at kappen blev tykkere nogle steder og tyndere andre. Modelleringen viste, at hvis en påvirkning skulle ske i et område, hvor disse forskelle eksisterede, det ville skabe et svaghedspunkt i et system, der allerede havde en stor kontrast i opdrift - og i sidste ende udløse moderne tektoniske processer.

"Vores arbejde viser, at der er en fysisk sammenhæng mellem påvirkningshistorie og tektonisk reaktion på det tidspunkt, hvor pladetektonikken blev foreslået at være startet, " siger O'Neill. "Processer, der er ret marginale i dag - såsom at påvirke, eller, i mindre grad, vulkanisme, drev aktivt tektoniske systemer på den tidlige Jord, " siger han. "Ved at undersøge implikationerne af disse processer, vi kan begynde at udforske, hvordan den moderne beboelige Jord blev til."