Maapallolta puuttuu osa kuorestaan, ja nyt tutkijoilla on uusi esimerkki syyllisyydestä: Paljon jäätiköitä.
Lähes 720 miljoonaa vuotta sitten, Maa oli peitetty globaaliin jään, aikakauden, joka tunnetaan nimellä Lumipallo Earth. Tutkijat kertoivat, että näiden maailmanlaajuisten jäälevyjen jauhaminen on merkinnyt valtamerestä 1,8–3 mailin (3–5 km) kuoren, tutkijat ilmoittivat 31. joulukuuta. Siellä levytektoniikka puristi sen takaisin maan kuumaan keskikerrokseen, vaippaan, kierrättämään. se uuteen rockiin.
Jos tiedemiehet ovat oikeassa, Lumipallo Maa selittää geologian hyvin omituisen piirteen nimeltään Suuri epäjohdonmukaisuus. Maailmanlaajuisesti nähtynä tämä epäjohdonmukaisuus viittaa kerrokseen, johon sedimenttikiviä on sijoitettu suoraan kuoren vanhimman kellarikivin päälle. Kummallista, satojen miljoonien vuosien sedimenttikerrokset puuttuvat tämän tahattoman tai muodollisen kellarin ja vanhimpien säilyneiden sedimenttikivien väliin. Esimerkiksi Grand Canyonissa mielenkiintoinen 1,2 miljardin vuoden kallio puuttuu yksinkertaisesti.
Mineraalimysteeri
Kalifornian Berkeleyn yliopiston geokrologi C. Brenhin Keller ei yrittänyt selittää suurta epäjohdonmukaisuutta, kun hän aloitti tutkimuksensa zirkonista, mineraaleista, jotka ovat niin kovia ja kestäviä, että ne selviävät kauemmin kuin mikään muu kuoren osa. maan päällä. Vanhimmat zirkonit ovat 4,4 miljardia vuotta vanhoja, vain 165 miljoonaa vuotta nuorempia kuin planeetta itse.
Koska zirkonit voivat selviytyä melkein kaikesta, niillä on ennätys maankuoresta, jopa kun ne sulataan, sekoitetaan ja kierrätetään vaipan sisään uuden kivin muodostamiseksi. Keller ja hänen tiiminsä keräsivät tietoja noin 34 000 zirkonista, keskittyen tiettyjen isotooppien tai molekyylivarianttien arvoihin, nimeltään hafnium-176 ja hafnium-177.
Hafnium-176 on hopeanhohtoisen metallielementin hafnium-isotooppi, joka muodostuu lutetiumin, toisen hopeisen elementin, radioaktiivisen hajoamisen aikana. Lutetiumilla on taipumus pysyä vaipan sisällä sen sijaan, että se sulautuisi magmaan ja ampuisi kuoreen tulivuorenpurkausten kautta, Keller kertoi Live Science: lle. Seurauksena on vaippa, jossa on erityisen rikas lutetiumia, ja siten rikas myös hafnium-176: ssa, joka muodostuu lutetiumin rapistuessa. Kuori on verrattuna rikkaampi toiseen hafnium-isotooppiin, hafnium-177. Tästä syystä hafnium-176: n ja hafnium-177: n välinen suhde zirkonissa voi kertoa tutkijoille, muodostuuko se zirkoni vaipasta peräisin olevasta magmasta - vai magmasta, joka kierrätettiin vanhan kuoren sulaessa.
Kierrätetty kuori
Paljon Kellerille ja hänen kollegoilleen yllätykseksi zirkonin suhteet paljastivat, että suurin osa vanhasta kuorista oli kierrätetty ja sulatettu uusien zirkonien valmistamiseksi ja kaikki kerrallaan. Se oli "todella dramaattinen", Keller sanoi.
"Jos haluat tehdä tämän maailmanlaajuisesti, sinun on kuumennettava paljon kuori ja sulatettava se uuteen magmaan", hän sanoi.
Jotta se tapahtuisi nopeasti, paljon kuoretta on sulattava nopeasti alakuoressa, Keller sanoi, tai se olisi työnnettävä alas merenpohjan vaippaan subduktioksi kutsutun prosessin avulla. Onneksi veden läpi kulkeminen jättää tietyn määrän molekyylisiä sormenjälkiä zirkonien sisällä oleville happimolekyyleille, joten Keller ja hänen tiiminsä pystyivät tarkistamaan, olivatko zirkonit (ja ne kivit, jotka olivat niitä kerran isännöineet) ottaneet vetisen matkan. Näyttää siltä, että heillä oli.
Tulossa oli tarina: Valtavia määriä kuorta, melko yhtäkkiä siirretty valtameren subduktiovyöhykkeille puristettavaksi takaisin vaippaan. Mutta jos kaikki tuo kuori siirtyi merelle, jonkun olisi todennäköisesti pitänyt huomata eroosio, Keller sanoi.
"Ja todellakin, meillä on - suuressa epäjohdonmukaisuudessa", hän sanoi.
Pyyhi puhtaana
Keller myöntää, että tämä on poikkeuksellinen vaatimus ja vaatii satunnaisia todisteita. Hän ja hänen kollegansa ottivat askelta kohti osan todisteiden toimittamisesta katsomalla toista tutkimuslinjaa, vaikutuskraattereita. He löysivät noin 700 miljoonaa vuotta sitten maapallon iskulaatterit lähes puhtaiksi. Vain kaksi suurta kraatteria, Kanadan Sudburyn altaan ja Etelä-Afrikan Vredefort-kraatterin edeltäjä, oli Lumipallo Maata - ja nämä kraatterit olivat häikäisevän valtavia, alun perin mittaamalla 93 mailia (150 km) ja 185 mailia (300 km). Ne on pilaantunut murto-osaan alkuperäisestä koostaan.
Keller ja hänen tiiminsä ajattelevat, että Lumipallo Maan jäätiköt puhdistivat kaikki muut iskulaatterit, raaputtaen hiukan myös Sudburyn ja Vredefortin yläosaan. Laskelmiensa mukaan lumipallo Maan jäälevyt kaavittivat keskimäärin 1,8–3 pystysuoraa mailia (3–5 km) 64 miljoonan vuoden aikana. Joissakin paikoissa, Keller sanoi, menetys oli suurempi, ja toisissa kuori ei kadonnut ollenkaan.
Jellein olisi täytynyt ajaa vuosittain vain keskimäärin 0,002 tuumaa (0,0625 millimetriä) likaa ja jättää pois kuoresta tämän ominaisuuden toteuttamiseksi, Keller sanoi. Se on tuulta jopa nykyajan jäätiköille, hän sanoi. Nykyään mannermaisten jäälevyjen eroosioaste on 0,004 - 0,19 tuumaa (0,1 - 4,8 mm), jyrkät vuoristojäätiköt siirtävät lähes 4 tuumaa (100 mm) kallio- ja likaa vuodessa.
Tutkijat olivat pitäneet jäätiköitä mahdollisena syynä suureen epäjohdonmukaisuuteen jo aiemmin, mutta idea oli suurelta osin hylätty, Keller kertoi. Pohjois-Carolinan yliopiston geologin William Whitein ideasta vuonna 1973 valmistettu artikkeli ei onnistunut hankkimaan yhtä tutkijaviittausta. Muita teorioita ovat mahdottomat (jättiläiset vuorovedet, jotka pyyhkivät maan puhtaiksi, mutta olisivat vaatineet, että kuu muodostuisi miljardeja vuosia myöhemmin kuin se todellisuudessa teki) ja järkevämmät (massiivisen superosamerkin nousu ja sitä seuraavat sääolosuhteet).
On mahdollista, että sekä nousulla että jäätiköillä oli merkitys kuoren kilometrien puhdistamisessa, Keller sanoi. Vuonna 2013 tutkijat havaitsivat, että lumipallo-aikakauden kivet olivat talteenottaneet ja varastoineet hiilidioksidia ilmakehästä, ehkä siksi, että äärimmäiset sääolosuhteet olivat tehneet kivistä erityisen huokoisen. Tämä hiilidioksidin talteenotto olisi voinut laukaista maailmanlaajuisen jäähdytyksen, joka on nykyaikaisen fossiilisten polttoaineiden palamisen vuoksi tapahtuvan ilmaston lämpenemisen kääntöpuoli. Jäähdytys olisi voinut johtaa globaaliin jäiseen ilmastoon, ja syntyneet jäätiköt olisivat sitten voineet nopeuttaa eroosiota vielä enemmän.
Keller ja hänen tiiminsä pyrkivät saamaan rahoitusta testatakseen syvän kellarikerroksen suuren epätyydyllisyyden alla saadakseen selville, milloin ne nostettiin pintaan. Hänen mukaansa nousun ja jäätymisen ajoituksen selvittäminen voisi auttaa selventämään, mikä laukaisi lumipallo Earthin - ja mikä on viime kädessä vastuussa maan häviävästä kuoresta.
Toimittajan huomautus: Tämä artikkeli päivitettiin osoittamaan, että kuu olisi pitänyt muodostaa "myöhemmin" ei "aikaisemmin", kuten oli todettu, tukeakseen jättiläisen vuoroveden teoriaa puuttuvien kerrosten selittämiseksi.
