Ziemi brakuje części skorupy, a teraz naukowcy mają nowy trop w kwestii tego, co jest winne: wiele lodowców.
Prawie 720 milionów lat temu Ziemia była zamaskowana globalnym lodem, epoką znaną jako Snowball Earth. Naukowcy podali, że 31 grudnia zmielenie tych globalnych pokryw lodowych mogło spychać skorupę między oceanami w odległości od 3 do 5 kilometrów (3 i 5 kilometrów). Tam tektonika płytkowa zrzuciła ją z powrotem na gorącą środkową warstwę Ziemi, płaszcz, recykling w nowy kamień.
Jeśli naukowcy mają rację, Snowball Earth wyjaśnia bardzo dziwną cechę geologii zwaną Wielką Niezgodnością. Widziana na całym świecie ta niezgodność odnosi się do warstwy, na której skały osadowe zostały osadzone tuż nad najstarszą skałą piwniczną skorupy. Co dziwne, brakuje setek milionów lat warstw osadowych między piwnicą magmową lub metamorficzną a najstarszymi zachowanymi skałami osadowymi. Na przykład w Wielkim Kanionie po prostu brakuje niesamowitej skały o wartości 1,2 miliarda lat.
Tajemnica mineralna
C. Brenhin Keller, geochronolog z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley, nie próbował wyjaśnić Wielkiej Niezgodności, gdy rozpoczął badania nad cyrkonami, minerałami, które są tak twarde i odporne, że przetrwają dłużej niż jakiekolwiek inne części skorupy na ziemi. Najstarsze cyrkonie mają 4,4 miliarda lat, tylko 165 milionów lat młodszych od samej planety.
Ponieważ cyrkonie mogą przetrwać prawie wszystko, przechowują rekordy skorupy ziemskiej, nawet gdy są one topione, remiksowane i poddawane recyklingowi w płaszczu, tworząc nową skałę. Keller i jego zespół zgromadzili dane na temat około 34 000 cyrkonów, koncentrując się na wartościach poszczególnych izotopów lub wariantów molekularnych, zwanych hafnem-176 i hafnu-177.
Hafnium-176 jest izotopem srebrzystego pierwiastka metalicznego hafnu, który powstaje podczas rozpadu radioaktywnego lutetu, kolejnego srebrzystego pierwiastka. Lutet ma tendencję do pozostawania w płaszczu, a nie włączania się w magmę i strzelania w skorupę przez erupcje wulkaniczne, powiedział Keller na żywo. W rezultacie płaszcz jest szczególnie bogaty w lutet, a zatem jest także bogaty w hafn-176, który tworzy się w miarę rozpadu lutetu. Dla porównania, skorupa jest bogatsza w inny izotop hafnu, hafnu-177. Z tego powodu stosunek hafnu-176 do hafnu-177 w cyrkonie może powiedzieć badaczom, czy cyrkon powstał z magmy pochodzącej z płaszcza - czy z magmy odzyskanej z topienia starej skorupy.
Skorupa z recyklingu
Ku zaskoczeniu Kellera i jego kolegów, proporcje cyrkonu ujawniły, że znaczna część starej skorupy została poddana recyklingowi i przetopiona w celu wytworzenia nowych cyrkonów, i to jednocześnie. To było „naprawdę dramatyczne” - powiedział Keller.
„Jeśli chcesz to zrobić w skali globalnej, musisz rozgrzać dużo skorupy i stopić ją w nową magmę” - powiedział.
Aby to zrobić szybko, duża część skorupy musiałaby szybko stopić się w dolnej skorupie, powiedział Keller, albo musiałaby zostać zepchnięta do płaszcza na dnie morza w procesie zwanym subdukcją. Na szczęście podróż przez wodę pozostawia określony zestaw odcisków palców molekularnych na cząsteczkach tlenu w cyrkonach, więc Keller i jego zespół mogli sprawdzić, czy cyrkonie (i skały, które kiedyś je gościły) odbyły wodną podróż. Okazuje się, że mieli.
Pojawiła się historia: ogromne ilości skorupy, raczej nagle przeniesione do oceanicznych stref subdukcji, by zostać z powrotem wtłoczone w płaszcz. Ale jeśli cała ta skorupa przeniosła się do oceanu, ktoś prawdopodobnie powinien był zauważyć erozję, powiedział Keller.
„I rzeczywiście mamy - w Wielkiej Niezgodności” - powiedział.
Wyczyszczone
Keller przyznaje, że jest to nadzwyczajne roszczenie i będzie wymagało nadzwyczajnych dowodów. On i jego koledzy zrobili krok w kierunku dostarczenia niektórych z tych dowodów, patrząc na inną linię badań nad kraterami uderzeniowymi. Odkryli, że około 700 milionów lat temu kratery uderzeniowe na Ziemi zostały niemal całkowicie wyczyszczone. Tylko dwa wielkie kratery, basen Sudbury w Kanadzie i krater Vredefort w Afryce Południowej, pochodzą z Snowball Earth - i te kratery były zadziwiająco ogromne, początkowo mierząc odpowiednio 93 mil (150 km) i 185 mil (300 km). Zostały one zerodowane do ułamka ich pierwotnego rozmiaru.
Keller i jego zespół sądzą, że lodowce Snowball Earth wyczyściły wszystkie pozostałe kratery uderzeniowe, zeskrobując nieco również ze szczytu Sudbury i Vredefort. Według ich obliczeń, skorupy lodowe Snowball Earth zeskrobały średnio od 1,8 do 3 mil pionowych (3 i 5 km) skorupy lodowej w ciągu 64 milionów lat. Keller powiedział, że w niektórych miejscach strata była większa, aw innych nie straciła wcale skorupy.
Keller powiedział, że lód musiałby golić tylko 0,0025 cala (0,0625 milimetra) brudu i kołysać się ze skorupy każdego roku. Powiedział, że to powiew nawet dla współczesnych lodowców. Współczynniki erozji lodowych kontynentów wahają się od 0,004 do 0,19 cala (0,1 do 4,8 mm), a strome lodowce górskie poruszają prawie 4 cale (100 mm) skał i brudu rocznie.
Naukowcy wcześniej uważali lodowce za możliwą przyczynę Wielkiej Niezgodności, ale pomysł został w dużej mierze porzucony, powiedział Keller. Artykuł z 1973 r. Na temat pomysłu geologa z Uniwersytetu Karoliny Północnej Williama White'a nie znalazł ani jednego cytatu z innych badań. Inne teorie obejmują niemożliwe (gigantyczne przypływy, które wycierały ziemię, ale wymagałyby księżyca uformowania miliardów lat później niż faktycznie) i bardziej rozsądne (podniesienie i późniejsze wietrzenie ogromnego superkontynentu).
Keller powiedział, że możliwe jest, że zarówno podniesienie, jak i lodowce odegrały rolę w usuwaniu kilometrów skorupy. W 2013 r. Naukowcy odkryli, że skały z epoki Snowball Earth wychwytują i magazynują dwutlenek węgla z atmosfery, być może dlatego, że ekstremalne warunki pogodowe spowodowały, że skały były szczególnie porowate. Wychwytywanie dwutlenku węgla mogło spowodować globalne chłodzenie, a odwrotna strona globalnego ocieplenia występowała w czasach współczesnych z powodu spalania paliw kopalnych. Chłodzenie mogło doprowadzić do globalnego lodowatego klimatu, a powstałe lodowce mogłyby przyspieszyć erozję jeszcze bardziej.
Keller i jego zespół pracują nad pozyskaniem funduszy na przetestowanie głębokich skał piwnicznych w ramach Wielkiej Niezgodności, aby dowiedzieć się, kiedy zostały wyniesione na powierzchnię. Odkrył, że czas wzlotu i zlodowacenia może pomóc wyjaśnić, co wywołało Śnieżną Ziemię - i co ostatecznie jest odpowiedzialne za zanikanie skorupy ziemskiej.
Uwaga edytora: ten artykuł został zaktualizowany, aby wskazać, że księżyc musiałby uformować „później”, a nie „wcześniej”, jak wspomniano, aby wesprzeć teorię gigantycznej fali, wyjaśniającą brakujące warstwy.
