Een handvol oude zirkoonkristallen gevonden in Zuid-Afrika bevatten het oudste bewijs van subductie, een sleutelelement van platentektoniek, volgens een nieuwe studie die vandaag is gepubliceerd in AGU Advances, AGU’s tijdschrift voor high-impact, open-access onderzoek en commentaar over de hele wereld. Aard- en ruimtewetenschappen.
Deze zeldzame tijdcapsules uit de jeugd van de aarde wijzen op een overgang van ongeveer 3,8 miljard jaar geleden van een langlevend, stabiel rotsoppervlak naar de actieve processen die onze planeet vandaag vormen, en bieden een nieuwe aanwijzing in een verhit debat over wanneer platentektoniek begon beweging.
De aardkorst en de bovenste laag mantel eronder worden opgedeeld in stijve platen die langzaam bewegen op de stroperige maar mobiele onderste lagen van mantelgesteente. Warmte uit de kern van de aarde drijft deze langzame maar onverbiddelijke beweging aan, die verantwoordelijk is voor vulkanen, aardbevingen en het oprijzen van bergketens.
Schattingen voor wanneer dit proces opleefde en moderne korst werd gevormd, variëren van meer dan 4 miljard jaar geleden tot slechts 800 miljoen jaar geleden. Er ontstaat onzekerheid omdat de geologische gegevens uit de jeugd van de aarde schaars zijn, vanwege het oppervlakterecyclage-effect van de platentektoniek zelf. Er is bijna niets meer over van de Hadean Eon, de eerste 500 miljoen jaar van de aarde.
“De Hadean Earth is deze grote mysterieuze doos”, zegt Nadja Drabon, een geoloog aan de Harvard University en de hoofdauteur van de nieuwe studie.
Kleine tijdcapsules
In een spannende stap voorwaarts bij het oplossen van dit mysterie hebben Drabon en haar collega’s in 2018 een chronologische reeks van 33 microscopisch kleine zirkoonkristallen opgegraven uit een zeldzaam, oud blok korst in de Barberton Greenstone Belt in Zuid-Afrika, dat zich op verschillende tijdstippen tijdens een kritieke 800 miljoen jaar van 4,15 tot 3,3 miljard jaar geleden.
advertentie
Zirkoon is een relatief veel voorkomend bijkomend mineraal in de aardkorst, maar oude vertegenwoordigers van de Hadean Eon, 4 tot 4,56 miljard jaar geleden, zijn buitengewoon zeldzaam, te vinden op slechts 12 plaatsen op aarde, en meestal in aantallen van minder dan drie op elke locatie.
Hafniumisotopen en sporenelementen bewaard in de zirkonen van de Greenstone Belt vertelden een verhaal over de omstandigheden op aarde op het moment dat ze kristalliseerden. Zirkonen van 3,8 miljard jaar oud en jonger leken zich te hebben gevormd in gesteente dat druk ervaart en smelt, vergelijkbaar met moderne subductiezones, wat suggereert dat de korst mogelijk is gaan bewegen.
“Als ik platentektoniek zeg, bedoel ik specifiek een booginstelling, wanneer de ene plaat onder de andere gaat en je hebt al dat vulkanisme – denk bijvoorbeeld aan de Andes en de Ring van Vuur,” zei Drabon, die beschrijft een klassiek voorbeeld van subductie.
“Na 3,8 miljard jaar is er een dramatische verschuiving waarbij de korst gedestabiliseerd is, we hebben nieuwe rotsen gevormd en we zien geochemische handtekeningen steeds meer lijken op wat we zien in moderne platentektoniek,” zei Drabon.
Daarentegen behielden de oudere zirkonen het bewijs van een globale dop van “protocrust” afgeleid van hersmeltend mantelgesteente dat 600 miljoen jaar stabiel was gebleven, zo bleek uit de studie.
advertentie
Tekenen van wereldwijde verandering
De nieuwe studie vond een vergelijkbare overgang naar omstandigheden die lijken op moderne subductie in zirkonen van andere locaties over de hele wereld, die dateren binnen ongeveer 200 miljoen jaar na de Zuid-Afrikaanse zirkonen.
“We zien bewijs voor een significante verandering op aarde rond 3,8 tot 3,6 miljard jaar geleden en evolutie naar platentektoniek is een duidelijke mogelijkheid.” zei Drabon.
Hoewel niet overtuigend, suggereren de resultaten dat er mogelijk een wereldwijde verandering is begonnen, zei Drabon, mogelijk beginnend en stoppend op verspreide locaties voordat we ons vestigden in de efficiënte wereldwijde motor van constant bewegende platen die we vandaag zien.
Platentektoniek vormt zowel de atmosfeer als het oppervlak van de aarde. Het vrijkomen van vulkanische gassen en de productie van nieuw silicaatgesteente, dat grote hoeveelheden koolstofdioxide uit de atmosfeer verbruikt, temperen grote temperatuurschommelingen door te veel of te weinig broeikasgas.
“Zonder alle recycling en nieuwe korstvorming, gaan we misschien heen en weer tussen kokend heet en ijskoud,” zei Drabon. “Het is een soort thermostaat voor het klimaat.”
Platentektoniek is tot nu toe alleen op aarde waargenomen en kan essentieel zijn om een planeet leefbaar te maken, zei Drabon, wat de oorsprong van plaatbewegingen van belang maakt in onderzoek naar de vroege ontwikkeling van leven.
“Het record dat we hebben voor de vroegste aarde is echt beperkt, maar alleen al het zien van een vergelijkbare overgang op zoveel verschillende plaatsen maakt het echt mogelijk dat het een wereldwijde verandering in aardkorstprocessen zou kunnen zijn,” zei Drabon. “Er was een soort reorganisatie gaande op aarde.”
lees het gehele artikel bij de bron
————————————————– ———————————–
samenvatting:
Platentektoniek kan uniek zijn voor de aarde en kan een essentieel kenmerk zijn van bewoonbare planeten. Schattingen voor het begin lopen uiteen van meer dan 4 miljard jaar geleden tot slechts 800 miljoen jaar geleden. Een nieuwe studie rapporteert bewijs van een overgang op meerdere locaties over de hele wereld, 3,8-3,6 miljard jaar geleden, van stabiele ‘protocrust’ naar drukken en processen die veel op moderne subductie lijken, wat suggereert dat er een tijd was waarin platen voor het eerst in beweging kwamen.
Datum van publicatie: 23 april 2022
Bron: Wetenschap | Al het topnieuws — ScienceDaily
————————————————– ———————————–