Jauns Penn State pētnieku pētījums liecina, ka kratoni, senās struktūras, kas stabilizē Zemes kontinentus, veidojās apmēram pirms 3 miljardiem gadu, pateicoties procesiem, ko izraisīja iežu atmosfēras atmosfēras iedarbība, nevis tikai stabilu zemes masu parādīšanās. Tas izaicina tradicionālos uzskatus un ietekmē planētu evolūcijas un dzīvībai labvēlīgo apstākļu izpratni.
Senie, plašie kontinentālās garozas posmi, kas pazīstami kā kratoni, ir stabilizējuši Zemes kontinentus miljardiem gadu, mainoties zemes masām, kalnu apbūvei un okeāna attīstībai. Penn State zinātnieki ir ierosinājuši jaunu mehānismu, kas varētu izskaidrot kratonu veidošanos pirms aptuveni 3 miljardiem gadu, izgaismojot ilgstošu jautājumu Zemes ģeoloģiskajā vēsturē.
Žurnālā minētie zinātnieki daba Kontinenti, iespējams, nav izcēlušies no Zemes okeāniem kā stabila sauszemes masa, un to atšķirīgā iezīme ir ar granītu bagāta augšējā garoza. Tā vietā svaigu iežu pakļaušana vējam un lietum pirms aptuveni 3 miljardiem gadu izraisīja virkni ģeoloģisku procesu, kas galu galā stabilizēja garozu, ļaujot garozai izdzīvot miljardiem gadu bez iznīcināšanas vai atiestatīšanas.
Zinātnieki teica, ka atklājumi var atspoguļot jaunu izpratni par to, kā attīstās potenciāli apdzīvojamas Zemei līdzīgas planētas.
Ietekme uz planētu evolūciju
“Lai izveidotu tādu planētu kā Zeme, jums ir jāizveido kontinentālā garoza, un šī garoza ir jāstabilizē,” sacīja Džesijs Reminks, Penn State Zemes zinātņu docents un pētījuma autors. “Zinātnieki ir domājuši, ka tas ir viens un tas pats – kontinenti kļuva stabili un pēc tam pacēlās virs jūras līmeņa, taču mēs sakām, ka šie procesi ir atsevišķi.
Zinātnieki teica, ka kratoni stiepjas vairāk nekā 150 kilometrus jeb 93 jūdzes no Zemes virsmas līdz augšējai mantijai, kur tie darbojas kā laivas ķīlis, saglabājot kontinentus peldam jūras līmenī vai tuvu tam ģeoloģiskajā laikā.
Laikapstākļi galu galā var koncentrēt seklā garozā siltumu veidojošos elementus, piemēram, urānu, toriju un kāliju, ļaujot dziļākajai garozai atdzist un sacietēt. Šis mehānisms radīja biezu, cietu iežu slāni, kas, iespējams, pasargāja kontinentu dibenus no vēlākas deformācijas, kas ir kratonu atšķirīga iezīme, sacīja zinātnieki.
Ģeoloģiskie procesi un siltuma ražošana
“Kontinentālās garozas veidošanas un stabilizēšanas recepte ietver šo siltumu ražojošo elementu koncentrēšanu, ko var uzskatīt par maziem siltuma dzinējiem, tuvu virsmai,” sacīja Endrjū Smē, Penn State ģeozinātņu docents un grāmatas autors. pētījums. Stady. “Jums tas jādara katru reizi kukurūza Urāns, torijs vai kālijs sadalās, izdalot siltumu, kas var paaugstināt Zemes garozas temperatūru. Karstais finieris ir nestabils, tas ir pakļauts deformācijai un nepaliek savā vietā.
Kad vējš, lietus un ķīmiskās reakcijas noārdīja akmeņus pirmajos kontinentos, nogulumi un māla minerāli dreifēja strautos un upēs un tika nogādāti jūrā, kur izveidoja slānekļa nogulumu nogulsnes, kas saturēja augstu urāna, torija un kālija koncentrāciju. . Zinātnieki teica.
Šie senie metamorfie ieži, ko sauc par gneisu, kas atrodami Arktikas piekrastē, atspoguļo kontinentu saknes, kas tagad ir pakļautas virsmai. Zinātnieki teica, ka nogulumieži, kas iestrādāti šāda veida akmeņos, nodrošinās siltumdzinēju, lai stabilizētu kontinentus. Kredīts: Jesse Remink
Sadursmes starp tektoniskajām plāksnēm apglabāja šos nogulumiežu iežus dziļi Zemes garozā, kur slānekļa izstarojošais siltums izkausēja apakšējo garozu. Izkausētais materiāls peldētu un paceltos atpakaļ uz augšējo garozu, notverot siltumu veidojošos elementus klintīs, piemēram, granītā, un ļaujot apakšējai garozai atdzist un sacietēt.
Tiek uzskatīts, ka kratoni veidojušies pirms 3 līdz 2,5 miljardiem gadu, kad radioaktīvie elementi, piemēram, urāns, sabruka ar aptuveni divreiz ātrāku ātrumu, izdalot divreiz vairāk siltuma nekā mūsdienās.
Remink teica, ka darbs uzsver, ka laiks, kad kratoni veidojās agrīnā Viduszemē, bija unikāli piemērots procesiem, kas varētu būt noveduši pie to stabilitātes.
“Mēs to varam uzskatīt par planētu evolūcijas jautājumu,” sacīja Remink. “Kontintu parādīšanās salīdzinoši agrīnā dzīves posmā var būt viena no galvenajām sastāvdaļām, kas jums nepieciešamas, lai izveidotu tādu planētu kā Zeme. Jo jūs radīsiet ļoti karstas radioaktīvas nogulsnes un izveidosit patiešām stabilu kontinentālās garozas reģionu, kas dzīvo tuvu jūras līmenim. , kas ir lieliska vide dzīvības izplatībai.”
Pētnieki analizēja urāna, torija un kālija koncentrāciju simtiem iežu paraugu no Arhejas laikmeta, kad veidojās kratoni, lai novērtētu starojuma siltuma produktivitāti, pamatojoties uz faktiskajām iežu kompozīcijām. Viņi izmantoja šīs vērtības, lai izveidotu kratona veidošanās termiskos modeļus.
“Iepriekš cilvēki skatījās un aplūkoja izstarojuma siltuma ražošanas mainīgās sekas laika gaitā,” sacīja Smay. “Bet mūsu pētījums saista uz akmeņiem balstītu siltuma ražošanu ar kontinentālo rašanos, nogulumu veidošanos un kontinentālās garozas diferenciāciju.”
Kratoni, kas parasti atrodas kontinentu iekšienē, satur dažus no vecākajiem iežiem uz Zemes, taču tos joprojām ir grūti izpētīt. Tektoniski aktīvos apgabalos kalnu joslas veidošanās var izcelt uz virsmas akmeņus, kas tika aprakti dziļi Zemē.
Taču kratonu izcelsme joprojām ir dziļi pazemē un nav pieejama. Zinātnieki teica, ka turpmākais darbs ietvers seno kratonu iekšpuses paraugu ņemšanu un, iespējams, serdeņu paraugu urbšanu, lai pārbaudītu savu modeli.
“Šie metamorfie nogulumieži, kas izkusa un radīja granītu, kas koncentrēja urānu un toriju, ir kā melnās kastes lidojuma reģistratori, kas reģistrē spiedienu un temperatūru,” sacīja Smajs. “Ja mēs varam atvērt šo arhīvu, mēs varam pārbaudīt mūsu modeļa prognozes par kontinentālās garozas ceļa ceļu.”
Atsauce: “Subaerial Weathering Stabilized Continents”, autors Jesse R. Remink un Endrjū Dž. Sami, 2024. gada 8. maijs, daba.
doi: 10.1038/s41586-024-07307-1
Penn State un ASV Nacionālais zinātnes fonds nodrošināja finansējumu šim darbam.
