Ziemia jest jedyna znana nam planeta z kontynentami, gigantyczne masy lądowe, które zapewniają domy ludzkości i większości Biomasa Ziemi.
Jednak wciąż nie mamy jednoznacznych odpowiedzi na kilka podstawowych pytań dotyczących kontynentów: jak powstały i dlaczego powstały tam, gdzie powstały?
Jedna z teorii głosi, że zostały utworzone przez gigantyczne meteoryty, które dawno temu uderzyły w skorupę ziemską. Ten pomysł został zaproponowany kilka razy, ale do tej pory niewiele było na to dowodów.
In nowe badania opublikowane w Nature, zbadaliśmy starożytne minerały z Australii Zachodniej i znaleźliśmy kuszące wskazówki sugerujące, że hipoteza gigantycznego uderzenia może być słuszna.
Jak zrobić kontynent?
Kontynenty stanowią część litosfery, sztywnej skalistej zewnętrznej powłoki Ziemi, składającej się z dna oceanicznego i kontynentów, których najwyższą warstwą jest skorupa.
Skorupa pod oceanami jest cienka i zbudowana z ciemnej, gęstej skały bazaltowej, która zawiera tylko trochę krzemionki. Natomiast skorupa kontynentalna jest gruba i składa się głównie z granitu, mniej gęstej, jasnej, bogatej w krzemionkę skały, która sprawia, że kontynenty „pływają”.
Pod litosferą znajduje się gęsta, wolno płynąca masa prawie stopionej skały, która znajduje się blisko szczytu płaszcza, warstwy Ziemi między skorupą a jądrem.
Jeśli część litosfery zostanie usunięta, płaszcz pod nią stopi się, gdy ciśnienie z góry zostanie uwolnione. I uderzenia gigantycznych meteorytów…skały z kosmosu dziesiątki lub setki kilometrów średnicy — to niezwykle skuteczny sposób na zrobienie dokładnie tego!
Jakie są konsekwencje gigantycznego uderzenia?
Ogromne uderzenia niemal natychmiast wyrzucają ogromne ilości materiału. Skały w pobliżu powierzchni topią się przez setki kilometrów lub więcej wokół miejsca uderzenia. Uderzenie uwalnia również nacisk na płaszcz poniżej, powodując jego stopienie i wytworzenie „kroplowej” masy grubej bazaltowej skorupy.
Ta masa nazywana jest płaskowyżem oceanicznym, podobnym do tego pod dzisiejszymi Hawajami czy Islandią. Proces ten przypomina trochę to, co dzieje się, gdy zostaniesz mocno uderzony w głowę piłką golfową lub kamykiem – wynikowy guz lub „jajko” jest jak oceaniczny płaskowyż.
Nasze badania pokazują, że te oceaniczne płaskowyże mogły ewoluować, tworząc kontynenty w procesie znanym jako różnicowanie skorupy ziemskiej. Gruby płaskowyż oceaniczny uformowany w wyniku uderzenia może nagrzać się u podstawy na tyle, że również się topi, tworząc rodzaj granitowej skały, która tworzy pływającą skorupę kontynentalną.
Czy istnieją inne sposoby na zrobienie oceanicznych płaskowyżów?
Istnieją inne sposoby formowania się płaskowyżów oceanicznych. Gruba skorupa pod Hawajami i Islandią uformowała się nie przez gigantyczne uderzenia, ale „pióropusze płaszcza”, strumienie gorącej materii unoszące się z krawędzi metalicznego jądra Ziemi, trochę jak w lampie lawy. Gdy ten wznoszący się pióropusz dociera do litosfery, powoduje masywne topnienie płaszcza, tworząc oceaniczny płaskowyż.
Czy więc pióropusze mogły stworzyć kontynenty? Opierając się na naszych badaniach i równowadze różnych izotopów tlenu w maleńkich ziarnach minerału cyrkonu, który powszechnie występuje w niewielkich ilościach w skałach skorupy kontynentalnej, nie sądzimy.
Cyrkon jest najstarszy znany materiał skorupy ziemskieji może przetrwać w stanie nienaruszonym przez miliardy lat. Możemy również dość dokładnie określić, kiedy powstał, na podstawie rozpadu zawartego w nim radioaktywnego uranu.
Co więcej, o środowisku, w którym powstała cyrkon, możemy dowiedzieć się, mierząc względną proporcję izotopy tlenu zawiera.
Przyjrzeliśmy się ziarnom cyrkonu z jednego z najstarszych zachowanych fragmentów skorupy kontynentalnej na świecie, Pilbara Craton w zachodniej Australii, który zaczął się formować ponad trzy miliardy lat temu. Wiele najstarszych ziaren cyrkonu zawierało więcej lekkich izotopów tlenu, co wskazuje na płytkie topnienie, ale młodsze ziarna zawierają bardziej podobną do płaszcza równowagę izotopów, co wskazuje na znacznie głębsze topnienie.
Ten „odgórny” wzór izotopów tlenu jest tym, czego można się spodziewać po gigantycznym uderzeniu meteorytu. Natomiast w pióropuszach płaszcza topienie jest procesem „oddolnym”.
Brzmi rozsądnie, ale czy są jakieś inne dowody?
Tak jest! Wydaje się, że cyrkonie z kratonu Pilbara powstały w kilku odrębnych okresach, a nie w sposób ciągły.
Z wyjątkiem najwcześniejszych ziaren, inne ziarna z izotopowo jasną cyrkonem mają ten sam wiek co złoża sferul w kratonie Pilbara i gdzie indziej.
Złoża kuliste to osady kropel materiału „rozpryskiwane” przez uderzenia meteorytów. Fakt, że cyrkonie mają ten sam wiek, sugeruje, że mogły powstać w wyniku tych samych wydarzeń.
Co więcej, „odgórny” wzór izotopów można rozpoznać w innych obszarach starożytnej skorupy kontynentalnej, takich jak Kanada i Grenlandia. Jednak dane z innych źródeł nie zostały jeszcze dokładnie przefiltrowane, tak jak dane z Pilbary, więc potwierdzenie tego wzorca będzie wymagało więcej pracy.
Następnym krokiem naszych badań jest ponowna analiza tych starożytnych skał z innych miejsc, aby potwierdzić to, co podejrzewamy – że kontynenty wyrosły w miejscach gigantycznych uderzeń meteorytów. Bum.
Artykuł został opublikowany ponownie Konwersacje na licencji Creative Commons. Przeczytać oryginalny artykuł.
