"At se en verden i et sandkorn," åbningssætningen til digtet af William Blake, er en ofte brugt sætning, der også fanger noget af det, geologer gør.
Vi observerer sammensætningen af mineralkorn, mindre end bredden af et menneskehår. Derefter ekstrapolerer vi de kemiske processer, de foreslår at overveje konstruktionen af vores planet Selv.
Nu har vi taget den øjeblikkelige opmærksomhed til nye højder, der forbinder små korn til Jordens plads i det galaktiske miljø.
Ser ud til universet
I en endnu større skala søger astrofysikere at forstå universet og vores plads i det. De bruger fysikkens love til at udvikle modeller, der beskriver astronomiske objekters kredsløb.
Selvom vi måske tænker på planetens overflade som noget formet af processer helt indeni Jorden i sig selv har vores planet utvivlsomt mærket virkningerne af sit kosmiske miljø. Dette inkluderer periodiske ændringer i Jordens kredsløb, variationer i solens output, gammastråleudbrud og selvfølgelig meteoritnedslag.
Ser bare på måne og dens pockmarkerede overflade burde minde os om det, givet Jorden er mere end 80 gange mere massiv end dens grå satellit. Faktisk har det seneste arbejde peget på vigtigheden af meteoritnedslag i produktion af kontinental skorpe på jorden, der hjalp med at danne flydende "frø", der flød på det yderste lag af vores planet i sin ungdom.
Vi og vores internationale team af kolleger har nu identificeret en rytme i produktionen af denne tidlige kontinentale skorpe, og tempoet peger på en virkelig storslået drivmekanisme. Dette værk er netop blevet offentliggjort i tidsskriftet Geologi.
Rytmen af skorpeproduktion på jorden
Mange sten på Jorden dannes af smeltet eller halvsmeltet magma. Denne magma stammer enten direkte fra kappen - det overvejende faste, men langsomt strømmende lag under planetens skorpe - eller fra at genvinde endnu ældre stykker af allerede eksisterende skorpe. Når flydende magma afkøles, fryser det til sidst til fast bjergart.
Gennem denne afkølingsproces med magmakrystallisation vokser mineralkorn og kan fange elementer som uran, der henfalder over tid og producerer en slags stopur, registrere deres alder. Ikke kun det, men krystaller kan også fælde andre elementer der sporer sammensætningen af deres forældremagma, som hvordan et efternavn kan spore en persons familie.
Med disse to stykker information – alder og sammensætning – kan vi derefter rekonstruere en tidslinje for skorpeproduktion. Derefter kan vi afkode dens hovedfrekvenser ved hjælp af den matematiske trolddom Fourier transformation. Dette værktøj afkoder dybest set hyppigheden af begivenheder, ligesom at afkode ingredienser, der er gået ind i blenderen til en kage.
Vores resultater fra denne tilgang antyder en omtrentlig 200 millioner års rytme til skorpeproduktion på den tidlige Jord.
Vores plads i kosmos
Men der er en anden proces med en lignende rytme. Vores solsystem og Mælkevejens fire spiralarme snurrer begge rundt om det supermassive sorte hul i galaksens centrum, men alligevel bevæger de sig med forskellige hastigheder.
Spiralarmene kredser med 210 kilometer i sekundet, mens solen suser frem med 240 km i sekundet, hvilket betyder, at vores solsystem surfer ind og ud af galaksens arme. Du kan tænke på spiralarmene som tætte områder, der bremser stjernernes passage meget ligesom en trafikprop, der kun rydder længere nede af vejen (eller gennem armen).
Denne model resulterer i cirka 200 millioner år mellem hver indtræden, vores solsystem gør til en spiralarm af galaksen.
Så der ser ud til at være en mulig sammenhæng mellem tidspunktet for skorpeproduktion på Jorden og den tid, det tager at kredse om de galaktiske spiralarme - men hvorfor?
Strikes From the Cloud
I de fjerne områder af vores solsystem, en sky af iskolde stenaffald kaldet the Oort sky menes at kredse om vores sol.
Da solsystemet med jævne mellemrum bevæger sig ind i en spiralarm, foreslås interaktion mellem det og Oort-skyen for at fjerne materiale fra skyen og sende det tættere på det indre solsystem. Noget af dette materiale kan endda ramme Jorden.
Jorden oplever relativt hyppige nedslag fra asteroidebæltets stenede kroppe, som i gennemsnit ankommer med hastigheder på 15 km i sekundet. Men kometer slynget ud fra Oort-skyen ankommer meget hurtigere, i gennemsnit 52 km i sekundet.
Vi hævder, at det er disse periodiske højenergipåvirkninger, der spores af registreringen af skorpeproduktion bevaret i små mineralkorn. Kometpåvirkninger udgraver enorme mængder af Jordens overflade, hvilket fører til dekompressionssmeltning af kappen, der ikke er så ulig at slå en korkprop på en flaske brus.
Denne smeltede sten, beriget med lette elementer som silicium, aluminium, natrium og kalium, flyder effektivt på den tættere kappe. Mens der er mange andre måder at generere kontinental skorpe, det er sandsynligt påvirker på vores tidlige planet dannede flydende frø af skorpe. Magma produceret fra senere geologiske processer ville klæbe til disse tidlige frø.
Bebudere af undergang eller gartnere for jordisk liv?
Kontinental skorpe er afgørende i de fleste af Jordens naturlige kredsløb - den interagerer med vand og ilt, danner nye forvitrede produkter, der huser de fleste metaller og biologisk kulstof.
Store meteoritnedslag er katastrofale begivenheder, der kan udslette livet. Alligevel kan påvirkninger meget vel have været nøglen til udviklingen af den kontinentale skorpe, vi lever på.
Med den nylige passage af interstellare asteroider gennem solsystemet er nogle endda gået så langt som at foreslå de færgede liv over kosmos.
Uanset hvor vi kom for at være her, er det ærefrygtindgydende på en klar nat at se op på himlen og se stjernerne og den struktur, de sporer, og så se ned på dine fødder og mærke mineralkornene, stenen og kontinentalskorpen nedenfor. - alt sammen forbundet gennem en meget storslået rytme.
Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs oprindelige artikel.
Billede Credit: Pexels / 9143 billeder
