aarde is de enige planeet die we kennen met continenten, de gigantische landmassa's die de mensheid en de meeste van De biomassa van de aarde.
We hebben echter nog steeds geen duidelijke antwoorden op enkele fundamentele vragen over continenten: hoe zijn ze ontstaan en waarom zijn ze gevormd waar ze zijn ontstaan?
Een theorie is dat ze zijn gevormd door gigantische meteorieten die lang geleden in de aardkorst zijn neergestort. Deze idee werd voorgesteld meerdere malen, maar tot nu toe is er weinig bewijs om het te ondersteunen.
In nieuw onderzoek gepubliceerd in Nature, hebben we oude mineralen uit West-Australië bestudeerd en verleidelijke aanwijzingen gevonden die suggereren dat de gigantische impact-hypothese juist zou kunnen zijn.
Hoe maak je een continent?
De continenten maken deel uit van de lithosfeer, de stijve rotsachtige buitenste schil van de aarde die bestaat uit oceaanbodems en de continenten, waarvan de bovenste laag de korst is.
De korst onder de oceanen is dun en gemaakt van donker, dicht basaltgesteente dat slechts een beetje silica bevat. De continentale korst daarentegen is dik en bestaat voornamelijk uit graniet, een minder dichte, bleekgekleurde, silica-rijke rots die de continenten doet 'drijven'.
Onder de lithosfeer zit een dikke, langzaam stromende massa van bijna gesmolten gesteente, die zich dichtbij de top van de mantel bevindt, de laag aarde tussen de korst en de kern.
Als een deel van de lithosfeer wordt verwijderd, zal de mantel eronder smelten als de druk van bovenaf wordt opgeheven. En inslagen van gigantische meteorieten -rotsen uit de ruimte tientallen of honderden kilometers in doorsnee - zijn een uiterst efficiënte manier om precies dat te doen!
Wat zijn de gevolgen van een gigantische impact?
Gigantische inslagen blazen bijna onmiddellijk enorme hoeveelheden materiaal op. Rotsen in de buurt van het oppervlak smelten honderden kilometers of meer rond de plaats van inslag. Door de impact wordt ook de druk op de mantel eronder weggenomen, waardoor deze smelt en een "klodderachtige" massa dikke basaltkorst produceert.
Deze massa wordt een oceanisch plateau genoemd, vergelijkbaar met dat onder het huidige Hawaii of IJsland. Het proces lijkt een beetje op wat er gebeurt als je hard op je hoofd wordt geraakt door een golfbal of kiezelsteen - de resulterende bult of "ei" is als het oceanische plateau.
Ons onderzoek toont aan dat deze oceanische plateaus kunnen zijn geëvolueerd om de continenten te vormen via een proces dat bekend staat als korstdifferentiatie. Het dikke oceanische plateau dat door de inslag is gevormd, kan aan de basis zo heet worden dat het ook smelt, waardoor het soort granietachtig gesteente ontstaat dat een drijvende continentale korst vormt.
Zijn er andere manieren om oceanische plateaus te maken?
Er zijn andere manieren waarop oceanische plateaus kunnen ontstaan. De dikke korsten onder Hawaï en IJsland zijn niet gevormd door gigantische inslagen, maar "mantelpluimen”, stromen heet materiaal die opstijgen vanaf de rand van de metalen kern van de aarde, een beetje zoals in een lavalamp. Wanneer deze opstijgende pluim de lithosfeer bereikt, veroorzaakt het het massale smelten van de mantel om een oceanisch plateau te vormen.
Dus kunnen pluimen de continenten hebben gecreëerd? Op basis van onze studies en de balans van verschillende zuurstofisotopen in minuscule korrels van het mineraal zirkoon, dat vaak in kleine hoeveelheden wordt aangetroffen in gesteenten van de continentale korst, denken we van niet.
Zirkoon is de oudst bekende aardkorstmateriaalen het kan miljarden jaren intact blijven. We kunnen ook heel precies bepalen wanneer het is gevormd, op basis van het verval van het radioactieve uranium dat het bevat.
Bovendien kunnen we meer te weten komen over de omgeving waarin zirkoon is gevormd door het relatieve aandeel van te meten isotopen van zuurstof het bevat.
We keken naar zirkoonkorrels van een van de oudste nog bestaande stukken continentale korst ter wereld, de Pilbara Craton in West-Australië, die zich meer dan drie miljard jaar geleden begon te vormen. Veel van de oudste zirkoonkorrels bevatten meer lichte zuurstofisotopen, wat wijst op een oppervlakkig smelten, maar jongere korrels bevatten een meer mantelachtige balans van isotopen, wat wijst op een veel dieper smelten.
Dit "top-down" patroon van zuurstofisotopen is wat je zou verwachten na een gigantische meteorietinslag. In mantelpluimen daarentegen is smelten een "bottom-up" proces.
Klinkt redelijk, maar is er ander bewijs?
Ja dat is er! De zirkonen van de Pilbara Craton lijken te zijn gevormd in een handvol verschillende perioden, in plaats van continu in de tijd.
Behalve de vroegste korrels, hebben de andere korrels met isotopisch licht zirkoon dezelfde leeftijd als bolvormige bedden in de Pilbara Craton en elders.
Bolvormige bedden zijn afzettingen van druppeltjes materiaal "uitgespat" door meteorietinslagen. Het feit dat de zirkonen dezelfde leeftijd hebben, suggereert dat ze door dezelfde gebeurtenissen zijn gevormd.
Verder kan het "top-down" patroon van isotopen worden herkend in andere gebieden van oude continentale korst, zoals in Canada en Groenland. Gegevens van elders zijn echter nog niet zorgvuldig gefilterd zoals de Pilbara-gegevens, dus het zal meer werk vergen om dit patroon te bevestigen.
De volgende stap van ons onderzoek is om deze oude rotsen van elders opnieuw te analyseren om te bevestigen wat we vermoeden: dat de continenten groeiden op de plaatsen van gigantische meteorietinslagen. Boom.
Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanaf The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees de originele artikel.
