Wczesna Ziemia była piekielnym miejscem: gorącym, wirującym, szybko wirującym i bombardowanym przez kosmiczne śmieci, w tym ciało wielkości Marsa, którego uderzenie stworzyło księżyc.
Ten sam wpływ zmienił także całą powierzchnię nowo powstałej Ziemi w stopiony ocean magmy. Teraz nowe badania dowodzą, że szybki obrót planety mógł wpłynąć na sposób schładzania się tego stopionego morza.
Nowe badanie wykazało, że prędkość obrotu Ziemi mogła wpłynąć na krystalizację i osiadanie minerału krzemowego w miarę zestalania się oceanu magmy. Nierówne nagromadzenie krzemianu i innych minerałów mogło mieć wpływ na początek tektoniki płyt lub może nawet pomóc wyjaśnić dziwny skład dzisiejszego płaszcza, powiedział Christian Maas, geofizyk z University of Münster w Niemczech.
Gorąca Ziemia
Maas jest głównym autorem nowego badania badającego, w jaki sposób starożytny ocean magmy schłodził się, a minerały w nim krystalizowały. Wszystkie te procesy rozpoczęły się około 4,5 miliarda lat temu, niedługo po powstaniu Ziemi, gdy ciało planetarne wielkości Marsa uderzyło w nowonarodzoną planetę. Uderzenie zrzuciło fragment gruzu, który uformował księżyc, a jednocześnie wytworzył tyle ciepła, że powierzchnia Ziemi stała się oceanem magmy o głębokości kilku tysięcy mil.
„Bardzo ważne jest, aby wiedzieć, jak wyglądał ocean magmy” - powiedział Maas Live Science. Gdy gorące morze ostygło, przygotowało grunt pod całą geologię, która nadejdzie później, w tym tektonikę płyt i współczesny układ warstw, płaszcza i skorupy planety.
Maas powiedział, że niewielu badaczy zastanawiało się, w jaki sposób obrót Ziemi wpłynąłby na chłodzenie. Za pomocą symulacji komputerowej Maas i jego koledzy zajęli się tym pytaniem, modelując krystalizację jednego rodzaju minerału, krzemianu, który stanowi dużą część skorupy ziemskiej.
Ochłonąć
Symulacja wykazała, że prędkość obrotu planety wpłynęła na to, gdzie krzemian osiadł we wczesnych etapach chłodzenia oceanu magmy, co prawdopodobnie miało miejsce ponad tysiąc do miliona lat. Przy powolnej rotacji, w zakresie od 8 do 12 godzin na obrót, kryształy pozostają w zawiesinie, pozostając równomiernie rozmieszczone w oceanie magmy.
Wraz ze wzrostem prędkości obrotowej zmienia się rozkład kryształów. Przy umiarkowanej lub dużej prędkości kryształy szybko osiadają na dnie bieguna północnego i południowego i przemieszczają się do dolnej połowy oceanu magmy w pobliżu równika. Na środkowych szerokościach kryształy pozostają zawieszone i są równomiernie rozmieszczone.
Przy bardzo szybkich prędkościach obrotowych - pełnym obrocie w ciągu około 3 do 5 godzin - kryształy gromadzą się na dnie oceanu magmy, bez względu na szerokość geograficzną. Jednak konwekcja w wędrującej magmie w pobliżu obszarów polarnych wielokrotnie powodowała pęcherzyki kryształów, więc krystalizowana warstwa nie była bardzo stabilna.
Naukowcy nie wiedzą dokładnie, jak szybko obróciła się wczesna Ziemia, choć szacują, że obróciła się całkowicie w ciągu około 2 do 5 godzin w czasie istnienia oceanu magmy.
Badanie, opublikowane w nadchodzącym majowym wydaniu czasopisma Earth and Planetary Science Letters, nie uwzględniało innych rodzajów minerałów ani nie modelowało rozkładu krzemianów poza pierwszą fazą krystalizacji oceanu magmy. Dodanie innych rodzajów minerałów do modelu to kolejny krok, powiedział Maas.
Dodał, że jest również zainteresowany badaniem późniejszych uderzeń planet. Maas powiedział, że niedługo po gigantycznym uderzeniu księżyca Ziemia prawdopodobnie trafiła mniejszymi skałami kosmicznymi. Powiedział, że gdyby rotacja Ziemi powodowała nierównomierną krystalizację oceanu magmy, minerały znajdujące się w tych kawałkach międzygwiezdnych gruzów mogłyby zostać wprowadzone na Ziemię bardzo różnie, w zależności od miejsca, w którym wylądowały.
Nie jest również jasne, czy dzisiejszy płaszcz zachowuje ślady tego ognistego początku. Nowoczesny płaszcz jest nieco tajemnicą. Szczególnie oszałamiające są „kropelki”, dwa obszary gorącej skały wielkości kontynentu, które zawsze spowalniają wszelkie fale sejsmiczne przechodzące przez trzęsienia ziemi. Te obiekty BLOB, znane pod nazwą „dużych prowincji o niskiej prędkości ścinania” lub LLSVP, są 100 razy wyższe niż Mount Everest, ale nikt nie wie, z czego są zrobione ani dlaczego.
Maas powiedział, że istnieje wiele niepowiązanych ze sobą kropek między dzisiejszymi anomaliami płaszczowymi, takimi jak kropelki i starożytny ocean magmy wczesnej Ziemi. Dodał, że być może wszystkie ślady tego ognistego morza zostały zatarte przez siły geologiczne. Ale ustalenie, jak wyglądała początkowa stała powierzchnia planety, mogłoby pomóc wyjaśnić, jak ewoluowała do obecnego stanu.
