Nowe badania zaprzeczają ustalonym teoriom na temat ewolucji skorupy ziemskiej

Badanie Penn State ujawniło, że przez miliardy lat skorupa ziemska kontynuowała powolny proces reformowania, w przeciwieństwie do szybkiego spowolnienia jej wzrostu około 3 miliardów lat temu. Naukowcy twierdzą, że nowe odkrycie przeczy istniejącym teoriom, które wskazują na szybkie formowanie się płyt tektonicznych we wcześniejszej historii Ziemi.

Wyniki badań opublikowano niedawno w czasopiśmie Listy dotyczące perspektyw geochemicznych.

Zdaniem głównego autora Jessego Reminka, adiunkta nauk o Ziemi, ta praca może pomóc odpowiedzieć na fundamentalne pytanie dotyczące naszej planety i dostarczyć wskazówek na temat powstawania innych planet.

„Przeważająca teoria wskazuje na punkt przegięcia około 3 miliardy lat temu, co sugeruje, że przed nagłym przejściem na tektonikę płyt istniała planeta z płaszczem stagnacji, pozbawiona aktywności tektonicznej” – powiedział Remink. „Pokazaliśmy, że tak nie jest”.

Aby sporządzić mapę składu skorupy ziemskiej – czyli krzywej wzrostu skorupy ziemskiej – badacze wykorzystali ponad 600 000 próbek stanowiących bazę danych dotyczącą zapisów skał ziemskich. Naukowcy z całego świata — w tym z Penn State — przeanalizowali każdą próbkę skały znajdującą się w zapisie, aby określić skład geochemiczny i wiek. Naukowcy wybrali zapisy skalne zamiast próbek minerałów, co potwierdziło teorię nagłego powstawania, ponieważ ich zdaniem zapis skalny jest bardziej czuły i mniej podatny na błędy w tych skalach czasowych.

Badania przeprowadzone przez Jessego Reminka, adiunkta nauk o Ziemi w Penn State, sugerują, że skorupa ziemska kontynuowała powolny proces reformowania przez miliardy lat, zamiast gwałtownie spowolnić swój wzrost około 3 miliardy lat temu. Ta praca zaprzecza istniejącym teoriom, które wskazują na szybkie formowanie się płyt tektonicznych na wcześniejszym etapie historii Ziemi, powiedział Remink. Źródło: dzięki uprzejmości Jessego Reminka

Wiedząc, że wiarygodność zapisu minerałów maleje z biegiem czasu, naukowcy odtworzyli krzywą wzrostu skorupy ziemskiej na podstawie zapisów skał. W tym celu opracowali unikalną metodę określania, jak skały magmowe sprzed milionów lat zmieniają się w czasie: eksperymentalnie pokazali, jak ta sama skała może zmieniać się na różne sposoby w czasie. Skały można naprawić na wiele sposobów, na przykład poprzez wietrzenie osadów lub przetapianie w płaszczu, dlatego naukowcy wykorzystali dane eksperymentalne do opracowania nowych narzędzi matematycznych umożliwiających analizę zapisów skał i znajdowanie różnic w zmianach próbek.

„Obliczyliśmy ilość przeróbek, które miały miejsce, przyglądając się składowi skał magmowych za pomocą nowej metody, która wykrywa proporcję osadów” – powiedział Remink.

Wykorzystali te obliczenia do kalibracji przeróbek udokumentowanych w zapisach skalnych. Następnie naukowcy obliczyli krzywą wzrostu skorupy ziemskiej, korzystając z nowej wiedzy na temat powstawania skał. Porównali nowo obliczoną krzywą z tempem wzrostu uzyskanym z zapisów minerałów sporządzonych przez innych ekspertów.

Prace Reiminka i jego zespołu sugerują, że skorupa ziemska podąża ścieżką płaszcza – warstwy, na której leży skorupa – co sugeruje związek między nimi. Remink powiedział, że nie jest to pierwszy przypadek, gdy geolodzy sugerują stopniowy wzrost skorupy ziemskiej; Jednak jest to pierwszy przypadek wykorzystania płyty rockowej jako kopii zapasowej.

„Nasza krzywa wzrostu skorupy ziemskiej odpowiada zapisowi wzrostu skorupy ziemskiej, więc wydaje się, że te dwa sygnały nakładają się na siebie w taki sposób, że nie nakładały się, gdy do stworzenia krzywej wzrostu skorupy wykorzystano zapis minerałów” – powiedział Remink.

Remink przestrzegł, że badanie poprawia wiedzę badaczy, ale nie jest to ostateczne rozwiązanie w badaniach nad wzrostem skorupy ziemskiej. Jest po prostu zbyt mało punktów danych, które nie mogą odzwierciedlać rozległości czasu i przestrzeni skorupy ziemskiej. Jednak dalsza analiza istniejących punktów danych może pomóc w badaniach innych planet, powiedział Reimink. WenusNa przykład nie ma płyt tektonicznych i może być współczesnym przykładem wczesnej Ziemi.

„Kiedy Ziemia i Wenus stały się inne?” – zapytał Remin. „A dlaczego stały się inne? To tempo wzrostu skorupy ziemskiej odgrywa dużą rolę. Mówi nam, jak, co i dlaczego planety ewoluowały różnymi ścieżkami”.

Odniesienie: „Kompleksowy obraz litosfery wzrostu kontynentalnego” autorstwa J.R. Reiminka, J.H.F.L. Daviesa i J.-F. Moen i DJ Pearson, 3 sierpnia 2023, Listy z perspektywy geochemicznej.
doi: 10.7185/geochemlet.2324

Joshua Davies z Uniwersytetu Quebec w Montrealu; Jean-François Moyne, Uniwersytet w Lyonie, Francja; Doktor przyczynił się do tych badań. Graham Pearson z Uniwersytetu Alberty w Kanadzie.

Badania te były częściowo wspierane przez Radę Badań Nauk Przyrodniczych i Inżynieryjnych Kanady.