Jacob Hoover
0 
1384
243
Na Ziemi brakuje części jej skorupy, a teraz naukowcy mają nowy trop w kwestii tego, co jest winne: wiele lodowców.
Prawie 720 milionów lat temu Ziemia była spowita globalnym lodem, erą znaną jako Snowball Earth. Rozdrabnianie tych pokryw lodowych na całym świecie mogło spowodować buldożenie skorupy w głąb oceanów od 1,8 do 3 mil (3 do 5 km), donoszą naukowcy 31 grudnia. Tam tektonika płyt wbiła ją z powrotem w gorącą środkową warstwę Ziemi, płaszcz, recykling to w nową skałę. [Na zdjęciach: Ocean ukryty pod powierzchnią Ziemi]
Jeśli naukowcy mają rację, Snowball Earth wyjaśnia bardzo dziwną cechę geologii zwaną Wielką Niezgodnością. Widoczna na całym świecie ta niezgodność odnosi się do warstwy, w której skały osadowe zostały osadzone bezpośrednio na szczycie najstarszej skały podziemnej skorupy. Co dziwne, między tą magmową lub metamorficzną podstawą a najstarszymi zachowanymi skałami osadowymi brakuje setek milionów lat warstw osadowych. Na przykład w Wielkim Kanionie po prostu brakuje niesamowitej skały 1,2 miliarda lat.
Tajemnica minerałów
C.Brenhin Keller, geochronolog z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley, nie próbował wyjaśnić Wielkiej Niezgodności, kiedy rozpoczął badania nad cyrkonami, minerałami, które są tak twarde i wytrzymałe, że przetrwają dłużej niż jakiekolwiek inne części skorupy na ziemi. Najstarsze cyrkonie mają 4,4 miliarda lat, tylko 165 milionów lat młodsze od samej planety.
Ponieważ cyrkonie mogą przetrwać prawie wszystko, zawierają zapisy dotyczące skorupy ziemskiej, nawet gdy są topione, remiksowane i przetwarzane w płaszczu, tworząc nową skałę. Keller i jego zespół zebrali dane dotyczące około 34 000 cyrkonów, koncentrując się na wartościach poszczególnych izotopów lub wariantów molekularnych, zwanych hafnem-176 i hafnem-177..
Hafn-176 jest izotopem srebrzystego metalicznego pierwiastka hafnu, który powstaje podczas radioaktywnego rozpadu lutetu, innego srebrzystego pierwiastka. Lutet ma tendencję do pozostawania w płaszczu, zamiast włączać się do magmy i strzelać do skorupy w wyniku erupcji wulkanów, powiedział Keller. W rezultacie płaszcz jest szczególnie bogaty w lutet, a zatem jest również bogaty w hafn-176, który tworzy się w wyniku rozkładu lutetu. Dla porównania, skorupa jest bogatsza w inny izotop hafnu, hafn-177. Z tego powodu stosunek hafnu-176 do hafnu-177 w cyrkonie może powiedzieć badaczom, czy ta cyrkonia powstała z magmy pochodzącej z płaszcza - czy też z magmy, która została poddana recyklingowi po stopieniu starej skorupy..
Skórka z recyklingu
Ku zdziwieniu Kellera i jego kolegów, proporcje cyrkonu ujawniły, że duża ilość starej skorupy została poddana recyklingowi i przetopiona w celu wytworzenia nowych cyrkonii i wszystko to w tym samym czasie. To było „naprawdę dramatyczne” - powiedział Keller.
„Jeśli chcesz to zrobić na skalę globalną, 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 morskim w procesie zwanym subdukcją. Na szczęście podróżowanie przez wodę pozostawia specyficzny zestaw molekularnych odcisków palców na cząsteczkach tlenu w cyrkonach, więc Keller i jego zespół mogli sprawdzić, czy cyrkonie (i skały, które niegdyś je gościły) odbyły wodną podróż. Okazuje się, że tak. [Zdjęcia: Najdziwniejsze na świecie formacje geologiczne]
Pojawiła się historia: olbrzymie ilości skorupy, raczej nagle przeniesione do stref subdukcji oceanu, aby zostać z powrotem zgniecione w płaszczu. Ale gdyby 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 niezwykłe twierdzenie i będzie wymagało niezwykłych dowodów. On i jego koledzy zrobili krok w kierunku dostarczenia niektórych z tych dowodów, przyglądając się innej linii badań, dotyczących kraterów uderzeniowych. Okazało się, że około 700 milionów lat temu kratery uderzeniowe Ziemi zostały prawie wyczyszczone. Tylko dwa ogromne kratery, basen Sudbury w Kanadzie i krater Vredefort w Afryce Południowej, poprzedzają Ziemię Snowball - i te kratery były zdumiewająco ogromne, pierwotnie miały odpowiednio 93 mil (150 km) i 185 mil (300 km) średnicy. Zostały zniszczone do ułamka ich pierwotnego rozmiaru. [Wypadek! 10 największych kraterów uderzeniowych na Ziemi]
Keller i jego zespół uważają, że lodowce Snowball Earth wyczyściły wszystkie inne kratery uderzeniowe, zeskrobując trochę ze szczytu Sudbury i Vredefort. Według ich obliczeń, w ciągu 64 milionów lat pokrywa lodowa Snowball Earth zdrapała średnio od 1,8 do 3 mil pionowych (3 do 5 km) skorupy. Keller powiedział, że w niektórych miejscach straty były większe, aw innych w ogóle nie doszło do utraty skorupy.
Keller powiedział, że lód musiałby co roku golić tylko średnio 0,002 cala (0,0625 milimetra) ziemi i kamieni ze skorupy ziemskiej, aby dokonać tego wyczynu. Powiedział, że to bryza nawet dla współczesnych lodowców. Obecnie tempo erozji kontynentalnych pokryw lodowych waha się od 0,004 do 0,19 cala (0,1 do 4,8 mm), a strome lodowce górskie przemieszczają rocznie prawie 4 cale (100 mm) skał i ziemi.
Naukowcy już wcześniej rozważali lodowce jako możliwą przyczynę Wielkiej Niezgodności, ale pomysł został w dużej mierze porzucony, powiedział Keller. W artykule z 1973 roku dotyczącym tego pomysłu, autorstwa geologa z University of North Carolina, Williama White'a, nie udało się zebrać ani jednego cytatu innych badaczy. Inne teorie obejmują niemożliwe (gigantyczne pływy, które wyczyściły ląd, ale wymagałyby, aby księżyc uformował się miliardy lat później niż w rzeczywistości) i bardziej rozsądne (wypiętrzenie i późniejsze wietrzenie ogromnego superkontynentu).
Jest możliwe, że zarówno wypiętrzenie, jak i lodowce odegrały rolę w usuwaniu kilometrów skorupy, powiedział Keller. W 2013 roku naukowcy odkryli, że skały z ery Snowball Earth wychwytywały i magazynowały dwutlenek węgla z atmosfery, być może dlatego, że ekstremalne warunki pogodowe sprawiły, że skały były szczególnie porowate. To wychwytywanie dwutlenku węgla mogło wywołać globalne ochłodzenie, drugą stronę globalnego ocieplenia występującego w dzisiejszych czasach z powodu spalania paliw kopalnych. Ochłodzenie mogło doprowadzić do globalnego lodowatego klimatu, a powstałe lodowce mogłyby wtedy jeszcze bardziej przyspieszyć erozję.
Keller i jego zespół pracują nad uzyskaniem funduszy na przetestowanie głębokich skał piwnicznych pod Wielką Niezgodnością, aby dowiedzieć się, kiedy zostały podniesione na powierzchnię. Odkrycie czasu wypiętrzenia i zlodowacenia, powiedział, może pomóc w wyjaśnieniu, co wywołało Snowball Earth - i co jest ostatecznie odpowiedzialne za znikającą skorupę Ziemi.
- 25 najdziwniejszych zabytków w Google Earth
- Ziemia z góry: 101 oszałamiających obrazów z orbity
- Najdziwniejsze miejsca na ziemi (zdjęcia)
Uwaga redaktora: ten artykuł został zaktualizowany, aby wskazać, że księżyc musiałby uformować się „później”, a nie „wcześniej”, jak stwierdzono, w celu poparcia teorii gigantycznego przypływu w celu wyjaśnienia brakujących warstw.
Pierwotnie opublikowano w dniu .