Hebben gigantische botsingen de beweging van tektonische platen veroorzaakt?

Een van de bepalende kenmerken van de aarde is platentektoniek, een fenomeen dat het oppervlak van de planeet vormt en enkele van de meest catastrofale gebeurtenissen veroorzaakt, zoals aardbevingen, tsunami’s en vulkaanuitbarstingen. Terwijl sommige eigenschappen van platentektoniek was gezien Nergens anders in het zonnestelsel is de aarde de enige planeet die we kennen met het volledige scala aan processen die bij dit fenomeen betrokken zijn. En alles wijst erop dat het heel vroeg in de geschiedenis van onze planeet begon.

Waar begon hij dan aan? Op dit moment is het moeilijk om onderscheid te maken tussen twee hoofdideeën op basis van ons beperkte bewijs van het begin van de aarde. Een nieuwe studie van een stuk uit Australië verdedigt echter krachtig een van hen: zware inslagen die ook vroeg in de geschiedenis van de planeet plaatsvonden.

Opties en effecten

Kort na de vorming van de aarde zou de korst bestaan ​​uit een relatief gelijkmatige laag hard gesteente die als een deken fungeert over de nog steeds gesmolten mantel eronder. Bovendien was er waarschijnlijk een mondiale oceaan omdat tektonische platen nog geen bergen aan het bouwen waren. In zekere zin is deze situatie getransformeerd in wat we nu zien: de grote gebieden met bewegende en drijvende korst van de continentale platen en de zich altijd verspreidende diepe oceanische korst gevormd uit mantelmateriaal, allemaal aangedreven door warmte van de beweging van materiaal door de mantel.

De basisverklaring voor de oorsprong van platentektoniek is simpelweg de veronderstelling dat mantelrotatie ook de oorzaak is van het ontstaan ​​van het fenomeen. Explosies boven hete plekken in de mantel zullen materiaal met een lagere dichtheid naar de oppervlakte brengen, met een groter gewicht dat dichter materiaal door de mantel duwt. Naarmate deze processen doorgaan, zullen in de loop van de tijd meer supernatanten naar de oppervlakte worden gebracht, waardoor sommige gebieden worden uitgebreid tot opkomende platen. Deze verklaring heeft het voordeel dat het proces begint met dezelfde factoren die het vandaag de dag aansturen – wetenschappers hebben er een hekel aan om op meerdere, verschillende verklaringen te moeten vertrouwen.

Maar ze hebben ook een hekel aan toevalligheden, en toeval is voorbij de alternatieve verklaring. De eerste aanwijzingen voor de beweging van tektonische platen verschenen ongeveer 3,8 miljard jaar geleden, niet lang na de vorming van de aarde. Die periode valt ook samen met een reeks grote inslagen, het Late Heavy Bombardment genaamd, die de lichamen van het zonnestelsel troffen.

Deze effecten zouden veel energie voor de korst hebben bespaard, het opbreken en lokaal smelten veroorzaken. Hierdoor kan heet materiaal van zowel de gesmolten korst als de mantel door vulkanen naar de oppervlakte dringen. Het effect is enigszins vergelijkbaar met vulkaanuitbarstingen boven een hotspot, waarbij minder dicht materiaal aan de oppervlakte verschijnt, maar dit kan gedurende honderden miljoenen jaren op meerdere locaties op de planeet plaatsvinden.

Vanwege de overeenkomsten tussen de twee theorieën en het feit dat veel van het bewijsmateriaal de afgelopen miljarden jaren is vernietigd, is het moeilijk te zeggen welke het beste door het bewijs wordt ondersteund. Maar onderzoekers in een nieuw artikel beweren bewijs te hebben gevonden dat de effecten potentieel gevaarlijk zijn.

Beginnen met een knal

Het werk is gebaseerd op zirkoonkristallen, dit zijn zeer stabiele structuren met onder meer: Oudste bevestigde percelen grond. De auteurs concentreerden zich op kristallen die hun oorsprong vonden in een deel van Australië, de Pilbara Craton. Cratons zijn de oudste en meest stabiele delen van de continentale korst en vormen de kern van moderne continenten. Pilbara is een van de twee oudste bekende wapenstokken op aarde.

De onderzoekers onderzochten de zirkonen op aanwijzingen dat ze na hun vorming door geologische processen waren gemodificeerd, wat leidde tot uitsluiting van verdere analyse. Ze verkregen ook data voor alle kristallen op basis van het verval van uranium. Daarna concentreerden ze zich op twee dingen die ons iets vertelden over de omgeving waarin de kristallen zich vormden. De eerste heeft betrekking op het kijken naar het type gesteente waarin de kristallen waren ingebed, wat zogenaamd de omgeving weerspiegelt waarin ze zijn gevormd. De tweede is de fractie zuurstof die van een bepaalde isotoop was (¹⁸s). Deze analyse geeft enige indicatie van de temperatuur waarbij het kristal zich vormde, wat in het algemeen verband houdt met de diepte ervan.