Meer dan 90% van de continentale aardkorst bestaat uit silicarijke mineralen, zoals veldspaat en kwarts. Maar waar kwam dit met silica verrijkte materiaal vandaan? En zou het een aanwijzing kunnen zijn in de zoektocht naar leven op andere planeten?

Conventionele theorie stelt dat alle ingrediënten van de vroege aardkorst werden gevormd door vulkanische activiteit. Nutsvoorzieningen, echter, Aardwetenschappers Don Baker en Kassandra Sofonio van McGill University hebben een theorie met een nieuwe wending gepubliceerd:enkele van de chemische componenten van dit materiaal vestigden zich op het vroege aardoppervlak vanuit de stomende atmosfeer die toen heerste.

Eerst, een beetje oude geochemische geschiedenis:wetenschappers geloven dat een planetoïde ter grootte van Mars ongeveer 4,5 miljard jaar geleden in de proto-aarde is geploegd, de aarde smelten en veranderen in een oceaan van magma. In de nasleep van die impact - die ook genoeg puin creëerde om de maan te vormen - koelde het aardoppervlak geleidelijk af tot het min of meer vast was. Bakers nieuwe theorie, zoals de conventionele, is op dat uitgangspunt gebaseerd.

De atmosfeer na die botsing, echter, bestond uit stoom op hoge temperatuur die stenen op het directe aardoppervlak oploste - "net zoals suiker wordt opgelost in koffie, " legt Baker uit. Dit is waar de nieuwe rimpel binnenkomt. "Deze opgeloste mineralen stegen naar de bovenste atmosfeer en koelden af, en dan zouden deze silicaatmaterialen die aan het oppervlak waren opgelost, beginnen te scheiden en terug te vallen naar de aarde in wat we een silicaatregen noemen."

Om deze theorie te testen, Baker en co-auteur Kassandra Sofonio, een McGill undergraduate onderzoeksassistent, maanden besteed aan het ontwikkelen van een reeks laboratoriumexperimenten die zijn ontworpen om de stomende omstandigheden op de vroege aarde na te bootsen. Een mengsel van bulksilicaataardematerialen en water werd in lucht gesmolten bij 1, 550 graden Celsius, daarna vermalen tot poeder. Kleine hoeveelheden van het poeder, samen met water, werden vervolgens ingesloten in gouden palladiumcapsules, geplaatst in een drukvat en verwarmd tot ongeveer 727 graden Celsius en 100 keer de oppervlaktedruk van de aarde om de omstandigheden in de atmosfeer van de aarde ongeveer 1 miljoen jaar na de maanvormende impact te simuleren. Na elk experiment, monsters werden snel geblust en het materiaal dat was opgelost in de stoom op hoge temperatuur geanalyseerd.

De experimenten werden geleid door eerdere experimenten van andere wetenschappers over steen-water-interacties bij hoge druk, en door de eigen voorlopige berekeningen van het McGill-team, Bakker merkt op. Toch, "we waren verrast door de gelijkenis van het opgeloste silicaatmateriaal dat door de experimenten werd geproduceerd" met dat in de aardkorst.

Hun resulterende papier, gepubliceerd in het tijdschrift Aardse en planetaire wetenschapsbrieven , poneert een nieuwe theorie van "luchtmetasomatisme" - een term die door Sofonio is bedacht om het proces te beschrijven waarbij silicamineralen condenseerden en terugvielen naar de aarde gedurende ongeveer een miljoen jaar, het produceren van enkele van de vroegste rotsmonsters die tegenwoordig bekend zijn.

"Ons experiment toont de chemie van dit proces, " en zou wetenschappers belangrijke aanwijzingen kunnen geven over welke exoplaneten het vermogen zouden kunnen hebben om leven te herbergen, zegt Baker.

"Deze tijd in de vroege geschiedenis van de aarde is nog steeds erg spannend, " voegt hij eraan toe. "Veel mensen denken dat het leven heel snel begon na deze gebeurtenissen waar we het over hebben. Dit is het opzetten van de fasen voor de aarde die klaar is om het leven te ondersteunen."