Jordens klippefaste forbindelser mellem Canada og Australien indeholder spor om livets oprindelse (Opdatering)

Klipperne ved overfladen af ​​den moderne Jord er bredt opdelt i to typer:felsiske og mafiske. Felsiske klipper har generelt relativt lav densitet - for en klippe - og lyse i farven, fordi de er lavet af hvidlige mineraler rige på silicium og aluminium. Half Dome i Californien er lavet af granit, der er en felsisk sten. Mafiske klipper, i modsætning, er relativt høje i tæthed og mørke i farve, fordi de indeholder mineraler rige på jern og magnesium; Giants Causeway i Nordirland er lavet af basalt, som er en mafisk klippe.

Forskellen i tæthed mellem felsiske og mafiske klipper betyder, at felsiske klipper er mere flydende, og derfor sidde i højere højder over Jordens kappe (laget inde i Jorden mellem skorpen og kernen). Af denne grund, Felsiske klipper udgør Jordens kontinenter, hvorimod jordskorpen under havene er mafisk.

De mekanismer, der adskilte klipperne på Jordens overflade i disse to grupper, kan også have skabt det miljø, der er nødvendigt for, at liv kan blomstre for 4,3 milliarder år siden, meget tidligt i Jordens historie.

Adskillelsen i disse to bjergarter er resultatet af pladetektonik:hvor de tektoniske plader adskilles og bevæger sig fra hinanden, klipperne nedenunder bliver trykløse, smelte og udfylde hullet mellem dem, ligesom den midtatlantiske højderyg). Stenen, der fylder hullet mellem pladerne, er mafisk.

Når en plade glider ned under en anden, væsker frigivet fra den nederste plade forårsager smeltning i kappen. Disse smelter skal passere gennem den øverste plade for at nå overfladen. På vej op til overfladen, de gennemgår en række processer kaldet fraktioneret krystallisering, som kan ændre mafiske smeltninger til felsiske smeltninger.

Etablering af tidslinjer

Hvornår denne adskillelse skete, er et spørgsmål om stor debat i jordvidenskaben, fordi det kan give os mulighed for at bestemme, hvornår Jorden blev beboelig for liv. Mange jordforskere mener, at forvitringen af ​​kontinental skorpe kan have givet næringsstofferne for, at livet kan trives; at identificere, hvornår de første kontinenter blev dannet, indikerer, hvornår dette kan være sket.

Jordforskere diskuterer også, om pladetektoniske processer i fortiden var de samme som dem, der forekommer i dag, og om de overhovedet var nødvendige for at danne kontinental skorpe i fortiden. Den første kontinentale skorpe kan være blevet dannet gennem vekselvirkningen mellem oceanisk skorpe og kappe af varme, der kommer fra Jordens kerne. En anden teori antyder, at kontinental skorpe er dannet gennem meteoritbombardement.

Den nøjagtige mekanisme er vigtig for at forstå Jordens historie og udvikling, og kan hjælpe med at forstå de processer, der kunne forekomme på andre planeter.

Gennemgang af optegnelserne

Vores nylige undersøgelse kiggede på det ældste geologiske materiale på Jorden. Resultaterne tyder på, at Jorden allerede var adskilt i disse to klippetyper for 4,3 milliarder år siden - faktisk siden begyndelsen af ​​Jordens geologiske rekord. Vores data gav også spændende indsigt i de tektoniske processer, der kan have fundet sted på det tidspunkt.

Oprindelsen af ​​den kontinentale skorpe diskuteres delvist, fordi jo længere tilbage i tiden du går, jo færre sten er der at studere. Prøver fra Acasta Gneiss Complex i det nordlige Canada viste sig at være omkring fire milliarder år gamle - de ældste kendte sten på Jorden. Disse Acasta Gnejs-klipper er felsiske og sammensat af tonalit-trondhjemit-granodiorit.

Der er meget få ældre prøver fra Jorden, den mest berømte af dem er Jack Hills zirkonerne. Disse er op til 4,3 milliarder år gamle, 300 millioner år ældre end Acasta Gnejs. De er bittesmå korn af mineral zirkon, der er blevet eroderet ud af deres moderbjergart (den sten, hvori de oprindeligt krystalliserede).

Disse zirkoner findes i meget yngre sedimenter i Australien, hvilket betyder, at det er svært at afgøre, hvilken slags bjergarter disse mineraler oprindeligt kom fra, efterlader åbent spørgsmålet om, hvorvidt der var kontinental skorpe i den tidligste periode af Jordens historie.

Kontinentale forbindelser

I vores nylige undersøgelse, vi sammenlignede alle aspekter af zirkonkrystallernes kemi fra Acasta-klipper til Jack Hills-zirkoner for at se, om de kunne være blevet dannet i et lignende miljø.

Vi fandt ud af, at de to sæt zirkonkorn er kemisk identiske, tyder på, at de er dannet af de samme slags klipper og sandsynligvis i de samme slags tektoniske omgivelser. Det betyder, at Jorden kan være begyndt at skabe en kontinental skorpe meget hurtigt efter den er dannet.

Den kemiske sammensætning af begge suiter af zirkonkrystaller tyder også på, at de voksede i magmaer, der opstod på stor dybde i Jorden. Dyb oprindelse for magmas er et typisk tegn på subduktion på den moderne Jord.

Vi sammenlignede mængden af ​​uran i krystallerne med mængden af ​​ytterbium, et sjældent element. Når en magma dannes på stor dybde, den mineralske granat er ofte til stede, som samler ytterbium. Det betyder, at mindre ytterbium optages af zirkonkrystaller, tyder på, at en relativ mangel på ytterbium indikerer, at disse magmaer er dannet i dybe miljøer.

Jack Hills zirkonerne er kendt for at have krystalliseret ved relativt lave temperaturer. Vi fandt ud af, at temperaturerne fra Acasta zirkoner matchede nøjagtigt med Jack Hills zirkoner, yderligere indikerer deres lighed.

At finde begyndelsen

Ultimativt, vores resultater tyder på, at de tektoniske processer, der fandt sted i begyndelsen af ​​den geologiske registrering, måske ikke var så forskellige fra de processer, der fandt sted bagefter. Bevis på, at tingene ikke var for anderledes end den moderne Jord, bringer spændende indsigt i potentialet for livets oprindelse og beboeligheden af ​​den tidlige Jord, muligvis bekræfter, at liv var til stede meget tidligt i Jordens historie.

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.