Bare tilføj (kappe) vand:Ny forskning knækker mysteriet om, hvordan de første kontinenter dannede sig

Jorden er en fantastisk planet. Så vidt vi ved, det er den eneste planet i universet, hvor der findes liv. Det er også den eneste planet, der vides at have kontinenter:landmasserne, vi lever på, og som er vært for de mineraler, der er nødvendige for at understøtte vores komplekse liv.

Eksperter diskuterer stadig kraftigt, hvordan kontinenterne dannede sig. Vi ved, at vand var en vigtig ingrediens til dette - og mange geologer har foreslået, at dette vand ville være kommet fra jordens overflade via subduktionszoner (som det er tilfældet nu).

Men vores nye forskning viser, at dette vand faktisk ville være kommet dybt inde i planeten. Dette tyder på, at Jorden i sin ungdom opførte sig meget anderledes end den gør i dag, indeholder mere urvand end tidligere antaget.

Sådan dyrkes et kontinent

Den faste Jord består af en række lag, herunder en tæt jernrig kerne, tyk kappe og et stenet ydre lag kaldet litosfæren.

Men det var ikke altid på denne måde. Da Jorden først dannede sig for omkring 4,5 milliarder år siden, det var en kugle af smeltet sten, der regelmæssigt blev stuet af meteoritter.

Da det afkøledes over en periode på en milliard år eller deromkring, de første kontinenter begyndte at dukke op, lavet af lysegrå granit. Præcis hvordan de blev til, har længe fascineret forskere.

For at gøre granitisk kontinental skorpe i stand til at flyde, mørke vulkanske klipper kendt som basalter skal smeltes. Basalter, som dannes som et resultat af smeltning i kappen, ville have dækket Jorden, da planeten startede.

Imidlertid, for at lave kontinental skorpe af basalt kræver en anden vigtig ingrediens:vand. At vide, hvordan dette vand kom ind i klipperne i tilstrækkelig dybde, er nøglen til at forstå, hvordan de første kontinenter dannede sig.

En mekanisme til at tage vand til dybden er gennem subduktion. Sådan produceres de fleste nye kontinentale skorper i dag, herunder Andes -bjergkæden i Sydamerika.

I subduktionszoner, stenede plader i bunden af ​​havet chiller og bliver stadig tættere, indtil de tvinges under kontinenterne og tilbage i kappen nedenunder, tage havvand med dem.

Når dette vand interagerer med basalt i kappen, det skaber granitisk skorpe. Men Jorden var meget varmere milliarder af år siden, så mange eksperter har argumenteret for, at subduktion (i hvert fald i den form, vi i øjeblikket forstår) ikke kunne have fungeret.

Lange lineære bjergbælter som Andeserne står i skarp kontrast til strukturen af ​​den granitiske skorpe, der er bevaret i Pilbara -regionen i outback Western Australia.

Denne gamle skorpe set ovenfra har et "kuppel-og-køl" -mønster, med balloner (kupler) af blegfarvet granit, der stiger op i de omgivende mørkere og tættere basalter (kølene).

Men hvor kom vandet til at producere disse kupler fra?

Små krystaller registrerer Jordens tidlige historie

Vores forskning, ledet af forskere ved Geological Survey of Western Australia og Curtin University, behandlet dette spørgsmål. Vi analyserede små krystaller fanget i de gamle magmer, der afkøledes og størknede til dannelse af Pilbaras granitkupler.

Disse krystaller, lavet af et mineral kaldet zirkon, indeholder uran, der med tiden bliver til bly. Vi kender hastigheden af ​​denne ændring, og kan måle mængderne af uran og bly indeholdt i. Som sådan, vi kan få en registrering af deres alder.

Krystallerne indeholder også spor til deres oprindelse, som kan opløses ved at måle deres oxygenisotopsammensætning. Vigtigere, zirkoner, der krystalliserede i smeltede sten, der er hydreret af vand fra jordens overflade, har forskellige sammensætninger til zirkoner, der dannes dybt i kappen.

Målinger viser, at vandet, der kræves til de mest primitive gamle WA -granitter, ville være kommet dybt inde i Jordens kappe og ikke fra overfladen.

Er nutiden altid nøglen til fortiden?

Hvordan de første kontinenter dannede sig, er en del af en bredere debat om en af ​​de fysiske videnskabers centrale principper:uniformitarisme. Dette er tanken om, at de processer, der opererede på Jorden i en fjern fortid, er de samme som dem, der observeres i dag.

Jorden mister i dag varme gennem pladetektonik, når de riflede litosfæriske plader, der danner planetens faste, ydre skal bevæger sig rundt. Dette hjælper med at regulere dens indre temperatur, stabiliserer atmosfærisk sammensætning, og sandsynligvis også lettet udviklingen af ​​komplekse liv.

Subduktion er en af ​​de vigtigste komponenter i denne proces. Men flere bevislinjer er uforenelige med subduktion og pladetektonik på en tidlig jord. De angiver stærkt, at vores planet opførte sig meget anderledes i de første to milliarder år efter dens dannelse, end den gør i dag.

Så selvom uniformitarisme er en nyttig måde at tænke på mange geologiske processer, nuet er måske ikke altid nøglen til fortiden.

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