Jordens tidlige varme kappe kan have ført til den arkæiske vandverden

Et stort globalt hav kan have dækket tidlig Jorden under den tidlige arkæiske æon, 4 til 3,2 milliarder år siden, en bivirkning af at have en varmere kappe end i dag, ifølge ny forskning.

De nye resultater udfordrer tidligere antagelser om, at størrelsen af ​​Jordens globale hav er forblevet konstant over tid og giver fingerpeg om, hvordan dens størrelse kan have ændret sig gennem geologisk tid. ifølge undersøgelsens forfattere.

Det meste af Jordens overfladevand findes i havene. Men der er et andet reservoir af vand dybt i Jordens indre, i form af brint og ilt knyttet til mineraler i kappen.

En ny undersøgelse i AGU rykker frem , som udgiver høj effekt, forskning og kommentarer med åben adgang på tværs af jord- og rumvidenskaberne, estimerer, hvor meget vand kappen potentielt kunne rumme i dag, og hvor meget vand den kunne have opbevaret tidligere.

Resultaterne tyder på, at siden den tidlige jord var varmere end den er i dag, dens kappe kan have indeholdt mindre vand, fordi kappemineraler holder på mindre vand ved højere temperaturer. Hvis vi antager, at kappen i øjeblikket har mere end 0,3-0,8 gange havets masse, et større overfladehav kunne have eksisteret under det tidlige arkæiske hav. På det tidspunkt, kappen var omkring 1, 900-3, 000 grader Kelvin (2, 960-4, 940 grader Fahrenheit), i forhold til 1, 600-2, 600 grader Kelvin (2, 420-4, 220 grader Fahrenheit) i dag.

Hvis den tidlige Jord havde et større hav end i dag, der kunne have ændret sammensætningen af ​​den tidlige atmosfære og reduceret hvor meget sollys, der blev reflekteret tilbage i rummet, ifølge forfatterne. Disse faktorer ville have påvirket klimaet og det levested, der understøttede det første liv på Jorden.

"Det er nogle gange let at glemme, at det dybe indre af en planet faktisk er vigtigt for, hvad der foregår med overfladen, " sagde Rebecca Fischer, en mineralfysiker ved Harvard University og medforfatter til det nye studie. "Hvis kappen kun kan holde så meget vand, det skal gå et andet sted hen, så det, der foregår tusindvis af kilometer under overfladen, kan have ret store konsekvenser."

Jordens havniveau har holdt sig nogenlunde konstant i løbet af de sidste 541 millioner år. Havniveauer fra tidligere i Jordens historie er mere udfordrende at estimere, imidlertid, fordi kun få beviser har overlevet fra den arkæiske æon. over geologisk tid, vand kan bevæge sig fra overfladehavet til det indre gennem pladetektonik, men størrelsen af ​​den vandstrøm er ikke godt forstået. På grund af denne mangel på information, videnskabsmænd havde antaget, at den globale havstørrelse forblev konstant over geologisk tid.

I den nye undersøgelse, medforfatter Junjie Dong, en mineralfysiker ved Harvard University, udviklet en model til at estimere den samlede mængde vand, som Jordens kappe potentielt kunne opbevare baseret på dens temperatur. Han inkorporerede eksisterende data om, hvor meget vand forskellige kappemineraler kan opbevare og overvejede, hvilke af disse 23 mineraler, der ville have fundet sted på forskellige dybder og tidspunkter i Jordens fortid. Han og hans medforfattere relaterede derefter disse opbevaringsestimater til mængden af ​​overfladehavet, da Jorden afkølede.

juni Korenaga, en geofysiker ved Yale University, der ikke var involveret i forskningen, sagde, at dette er første gang, videnskabsmænd har koblet mineralfysiske data om vandlagring i kappen til havets størrelse. "Denne forbindelse er aldrig blevet rejst tidligere, " han sagde.

Dong og Fischer påpeger, at deres estimater af kappens vandlagringskapacitet rummer en del usikkerhed. For eksempel, Forskere forstår ikke helt, hvor meget vand der kan opbevares i bridgmanit, det vigtigste mineral i kappen.

De nye resultater kaster lys over, hvordan det globale hav kan have ændret sig over tid og kan hjælpe forskere med bedre at forstå vandets kredsløb på Jorden og andre planeter, hvilket kunne være værdifuldt for at forstå, hvor livet kan udvikle sig.

"Det er bestemt nyttigt at vide noget kvantitativt om udviklingen af ​​det globale vandbudget, " sagde Suzan van der Lee, en seismolog ved Northwestern University, som ikke deltog i undersøgelsen. "Jeg tror, ​​det er vigtigt for sarte seismologer som mig selv, som laver billeddannelse af den nuværende kappestruktur og estimerer dens vandindhold, men det er også vigtigt for folk, der jager efter vandførende exoplaneter og spørger om oprindelsen af, hvor vores vand kom fra."

Dong og Fischer bruger nu samme tilgang til at beregne, hvor meget vand der kan holdes inde på Mars.

"I dag, Mars ser meget kold og tør ud, "Dong sagde. "Men en masse geokemiske og geomorfologiske beviser tyder på, at tidlige Mars kan have indeholdt noget vand på overfladen - og endda et lille hav - så der er stor interesse for at forstå vandets cyklus på Mars."