"Att se en värld i ett sandkorn", inledningen av dikten av William Blake, är en ofta använd fras som också fångar en del av vad geologer gör.
Vi observerar sammansättningen av mineralkorn, mindre än bredden på ett människohår. Sedan extrapolerar vi de kemiska processer som de föreslår att begrunda konstruktionen av vår planet själv.
Nu har vi uppmärksammat nya höjder i den där ögonblicket, och kopplat samman små korn till jordens plats i den galaktiska miljön.
Tittar ut mot universum
I en ännu större skala försöker astrofysiker förstå universum och vår plats i det. De använder fysikens lagar för att utveckla modeller som beskriver astronomiska objekts banor.
Även om vi kanske tänker på planetens yta som något format av processer helt inom oss Jord i sig har vår planet utan tvekan känt av effekterna av sin kosmiska miljö. Detta inkluderar periodiska förändringar i jordens omloppsbana, variationer i solens effekt, gammastrålning och naturligtvis meteoritnedslag.
Bara titta på måne och dess pockmarkerade yta borde påminna oss om det, givet jorden är mer än 80 gånger mer massiv än dess grå satellit. Faktum är att det senaste arbetet har pekat på vikten av meteoritnedslag i området produktion av kontinental skorpa på jorden, som hjälper till att bilda flytande "frön" som flöt på det yttersta lagret av vår planet i sin ungdom.
Vi och vårt internationella team av kollegor har nu identifierat en rytm i produktionen av denna tidiga kontinentala skorpa, och tempot pekar på en verkligt storslagen drivmekanism. Detta arbete har precis publicerats i tidskriften Geologi.
Rhythm of Crust Production på jorden
Många stenar på jorden bildas från smält eller halvsmält magma. Denna magma härrör antingen direkt från manteln – det övervägande solida men långsamt strömmande lagret under planetens skorpa – eller från att återvinna ännu äldre bitar av redan existerande skorpa. När flytande magma svalnar fryser den så småningom till fast berg.
Genom denna avkylningsprocess av magmakristallisation växer mineralkorn och kan fånga element som uran som sönderfaller över tiden och producerar ett slags stoppur, registrerar deras ålder. Inte bara det, utan kristaller kan också fånga andra element som spårar sammansättningen av deras föräldramagma, som hur ett efternamn kan spåra en persons familj.
Med dessa två delar av information – ålder och sammansättning – kan vi sedan rekonstruera en tidslinje för skorpproduktion. Sedan kan vi avkoda dess huvudfrekvenser med hjälp av den matematiska guiden Fouriertransform. Det här verktyget avkodar i princip frekvensen av händelser, ungefär som att avkoda ingredienser som har gått in i mixern för en tårta.
Våra resultat från detta tillvägagångssätt tyder på en ungefärlig 200-miljonerårig rytm till skorpproduktion på den tidiga jorden.
Vår plats i kosmos
Men det finns en annan process med en liknande rytm. Vårt solsystem och Vintergatans fyra spiralarmar snurrar båda runt det supermassiva svarta hålet i galaxens centrum, men de rör sig i olika hastigheter.
Spiralarmarna kretsar i 210 kilometer per sekund, medan solen rusar fram i 240 km per sekund, vilket betyder att vårt solsystem surfar in i och ut ur galaxens armar. Du kan tänka på spiralarmarna som täta områden som bromsar passagen av stjärnor ungefär som en trafikstockning, som bara rensar längre ner på vägen (eller genom armen).
Denna modell resulterar i ungefär 200 miljoner år mellan varje inträde som vårt solsystem gör till en spiralarm av galaxen.
Så det verkar finnas ett möjligt samband mellan tidpunkten för skorpproduktionen på jorden och hur lång tid det tar att kretsa runt de galaktiska spiralarmarna – men varför?
Strikes From the Cloud
I de avlägsna delarna av vårt solsystem, ett moln av isiga steniga skräp som heter Oort moln tros kretsa kring vår sol.
När solsystemet med jämna mellanrum rör sig in i en spiralarm, föreslås interaktion mellan det och Oorts moln för att avlägsna material från molnet och skicka det närmare det inre solsystemet. En del av detta material kan till och med träffa jorden.
Jorden upplever relativt frekventa nedslag från asteroidbältets steniga kroppar, som i genomsnitt anländer med hastigheter på 15 km per sekund. Men kometer som kastas ut från Oorts moln anländer mycket snabbare, i genomsnitt 52 km per sekund.
Vi hävdar att det är dessa periodiska högenergieffekter som spåras av rekordet för skorpproduktion som bevaras i små mineralkorn. Kometnedslag gräver ut enorma volymer av jordens yta, vilket leder till dekompressionssmältning av manteln, inte alltför olikt från att slå en kork på en flaska brus.
Denna smälta sten, berikad med lätta element som kisel, aluminium, natrium och kalium, flyter effektivt på den tätare manteln. Medan det finns många andra sätt att generera kontinental skorpa, det är troligt att slag på vår tidiga planet bildade flytande frön av skorpa. Magma producerad från senare geologiska processer skulle fästa vid dessa tidiga frön.
Harbingers of Doom, eller trädgårdsmästare för marklivet?
Kontinentalskorpan är avgörande i de flesta av jordens naturliga kretslopp – den interagerar med vatten och syre, bildar nya väderbitna produkter som tar emot de flesta metaller och biologiskt kol.
Stora meteoritnedslag är katastrofala händelser som kan utplåna livet. Ändå kan effekter mycket väl ha varit nyckeln till utvecklingen av den kontinentala jordskorpan vi lever på.
Med den senaste tiden av interstellära asteroider genom solsystemet har vissa till och med gått så långt som att antyda de färjade livet över kosmos.
Hur vi än kom för att vara här är det imponerande att en klar natt titta upp mot himlen och se stjärnorna och strukturen de spårar, och sedan titta ner på dina fötter och känna mineralkornen, stenen och kontinentalskorpan nedanför — Allt sammanlänkade genom en mycket storslagen rytm.
Denna artikel publiceras från Avlyssningen under en Creative Commons licens. Läs ursprungliga artikeln.
Image Credit: Pexels / 9143 bilder
