Naukowcy wyeliminowali jedno możliwe pochodzenie kontynentów Ziemi.
Pomimo znaczenia ziemskich kontynentów i ogromnych kawałków skorupy planetarnej, które dzielą jej oceany, niewiele wiadomo o tym, co spowodowało powstanie tych ogromnych mas lądowych, które czynią naszą planetę wyjątkową w Układzie Słonecznym i odgrywają główną rolę w umożliwianiu jej przyjmowania życie.
Przez lata naukowcy zakładali, że krystalizacja opalu w magmie pod wulkanami była odpowiedzialna za usuwanie żelaza ze skorupy ziemskiej, pozwalając skorupie utrzymać się na powierzchni mórz planety. Teraz nowe badania kwestionują tę teorię, zmuszając geologów i planetologów do ponownego przemyślenia, jak usunąć to żelazo z materiałów, które utworzą kontynenty, które widzimy dzisiaj na Ziemi.
Powiązany: Planeta Ziemia: wszystko, co musisz wiedzieć
Skorupa ziemska, zewnętrzna powłoka planety, dzieli się na dwie ogólne kategorie: starszą i grubszą skorupę kontynentalną; oraz młodsza i gęstsza skorupa oceaniczna. Nowa skorupa kontynentalna powstaje, gdy jej elementy budulcowe są przekazywane na powierzchnię Ziemi z kontynentalnych wulkanów łukowych. Znajdują się one w częściach globu, w których płyty oceaniczne opadają poniżej płyt kontynentalnych, w obszarach zwanych strefami subdukcji.
Różnica między suchą skorupą kontynentalną a oceaniczną skorupą głębinową polega na braku żelaza w skorupie kontynentalnej. Oznacza to, że skorupy kontynentalne są pływające i wznoszą się ponad poziom morza, tworząc suche masy lądowe, które umożliwiają życie na lądzie.
Przypuszcza się, że niski poziom żelaza w skorupie kontynentalnej wynika z krystalizacji granatów w magmie pod tymi wulkanami łukowymi. Proces ten usuwa nieutlenione żelazo z płyt ziemskich, jednocześnie wyczerpując żelazo ze stopionej magmy, powodując jej większe utlenienie, gdy tworzy skorupę kontynentalną.
Zespół naukowców kierowany przez adiunkta Uniwersytetu Cornell, Megan Holy Cross i geologa z Smithsonian National Museum of Natural History, Elizabeth Cottrell, poprawił zrozumienie kontynentów, testując i obalając hipotezę sformułowaną po raz pierwszy w 2018 roku.
Cottrell powiedział w książce początek (Otwiera się w nowej karcie)dodając, że zespół był sceptyczny co do krystalizacji granatu jako wyjaśnienia pływalności skorupy kontynentalnej.
Stwórz surowe warunki z ziemi w laboratorium
Aby przetestować teorię granatu, zespół odtworzył ogromne ciśnienie i ciepło występujące pod wulkanami łuku kontynentalnego za pomocą grabi tłokowo-cylindrowych znajdujących się w Smithsonian Museum. Laboratorium wysokiego ciśnienia (Otwiera się w nowej karcie) I na Uniwersytecie Cornella. Złożone ze stali i węglika wolframu, te kompaktowe prasy mogą wywierać ogromny nacisk na małe próbki skał, jednocześnie ogrzewając je otaczającym cylindrycznym piecem.
Wytworzone ciśnienie było od 15 000 do 30 000 razy wyższe niż ciśnienie ziemskiej atmosfery, a wytworzone temperatury wynosiły od 1740 do 2250 stopni Fahrenheita (950 do 1230 stopni Celsjusza), wystarczająco gorąco, aby stopić skałę.
W serii 13 różnych testów laboratoryjnych przeprowadzonych przez zespół Cottrell i Holicros wyhodowali próbki granatu stopionej skały pod ciśnieniem i temperaturami, które symulowały warunki panujące w komorach magmy głęboko w skorupie ziemskiej.
Te laboratoryjnie wyhodowane granaty zostały przeanalizowane za pomocą rentgenowskiej spektroskopii absorpcyjnej, która może ujawnić skład ciał na podstawie tego, jak pochłaniają one promieniowanie rentgenowskie. Wyniki porównano z granatem o znanych stężeniach utlenionego i nieutlenionego żelaza.
Ujawniło to, że chalcedon wyrastający ze skał w warunkach podobnych do podpowierzchniowych nie pobrał wystarczającej ilości nieutlenionego żelaza, aby wyjaśnić poziomy zubożenia i utleniania żelaza obserwowane w magmie tworzącej skorupę kontynentalną.
„Te wyniki sprawiają, że model kryształu granatu jest bardzo mało prawdopodobnym wyjaśnieniem, dlaczego magma z wulkanów kontynentalnych jest utleniana, a żelazo jest zubożone” – powiedział Cottrell. „Jest prawdopodobne, że warunki w płaszczu Ziemi pod skorupą kontynentalną tworzą te warunki oksydacyjne”.
Geolog dodał, że wyniki zespołu nie są obecnie w stanie dostarczyć alternatywnej hipotezy wyjaśniającej powstawanie skorupy kontynentalnej, co oznacza, że wyniki ostatecznie rodzą więcej pytań niż odpowiedzi.
„Jakie jest działanie utleniacza lub zubożonego żelaza?” — zapytał Cottrell. „Jeśli agat nie krystalizuje w skorupie i ma coś wspólnego z wydostaniem się magmy z płaszcza, to co dzieje się w płaszczu? Jak zmodyfikowano ich skład?”
Trudno odpowiedzieć na te pytania, ale Cottrell obecnie kieruje naukowcami w Smithsonian Institution, którzy badają ideę, że utleniona siarka powoduje utlenianie żelaza pod powierzchnią Ziemi.
Badania zespołu zostały opublikowane w czwartek (4 maja) w czasopiśmie Nauki. (Otwiera się w nowej karcie)