Gesteentemonsters uit het noordoosten van Canada bevatten chemische signalen die helpen verklaren hoe de aardkorst er meer dan 4 miljard jaar geleden uitzag. onthult nieuw werk van Carnegie's Richard Carlson en Jonathan O'Neil van de Universiteit van Ottawa. Hun werk is uitgegeven door Wetenschap .

Er is veel over de oude aardkorst dat wetenschappers niet begrijpen. Dit komt omdat het grootste deel van de oorspronkelijke korst van de planeet er gewoon niet meer is om direct te worden bestudeerd - het is ofwel teruggezonken in het binnenste van de planeet als gevolg van de werking van platentektoniek of is getransformeerd door geologische activiteit aan het aardoppervlak om nieuwe, jongere rotsen.

"Het vinden van overblijfselen van deze oude korst is moeilijk gebleken, maar een nieuwe benadering biedt de mogelijkheid om de aanwezigheid van echt oude korst te detecteren die is herwerkt tot 'slechts' echt oude rotsen, ' zei Carlson.

De benadering die in deze studie werd gebruikt, onderzocht variaties in de abundantie van een isotoop van het element neodymium, die ontstaat door het radioactief verval van een ander element, samarium.

Isotopen zijn versies van een element met hetzelfde aantal protonen, maar verschillende aantallen neutronen, waardoor elke isotoop een andere massa heeft. De isotoop van samarium met een massa van 146 is onstabiel en vervalt tot de isotoop van neodymium met een massa van 142. (Als je wilt weten hoe, het doet dit door uit zijn kern een zogenaamd alfadeeltje uit te zenden, bestaande uit twee neutronen en twee protonen.)

Samarium-146 is een radioactieve isotoop met een halfwaardetijd van slechts 103 miljoen jaar. Dat klinkt misschien als een lange tijd, maar in geologische termen is het echt vrij kort. Terwijl samarium-146 aanwezig was toen de aarde werd gevormd, het is heel vroeg in de geschiedenis van de aarde uitgestorven. We weten van zijn bestaan ​​door de studie van zeer oude rotsen, vooral meteorieten en monsters van Mars en de maan.

Variaties in de relatieve overvloed van neodymium-142 in vergelijking met andere isotopen van neodymium die niet afkomstig zijn van rottend samarium weerspiegelen chemische processen die de verhouding van samarium tot neodymium in de rots veranderden terwijl samarium-146 nog aanwezig was - eigenlijk vóór ongeveer 4 miljard jaren geleden.

Carlson en O'Neil bestudeerden 2,7 miljard jaar oude granieten rotsen die een groot deel van de oostelijke oever van de Hudsonbaai vormen. De overvloed aan neodymium-142 in deze granieten geeft aan dat ze zijn afgeleid van het opnieuw smelten van veel oudere rotsen - rotsen die meer dan 4,2 miljard jaar oud waren - en dat deze oude rotsen qua samenstelling vergelijkbaar waren met het overvloedige magnesiumrijke gesteentetype bekend als basalt, die de hele huidige oceanische korst vormt, evenals grote vulkanen zoals Hawaï en IJsland.

In recentere tijden in de geschiedenis van de aarde, basaltische oceanische korst overleeft minder dan 200 miljoen jaar aan het aardoppervlak voordat het terugzakt naar het binnenste van de aarde als gevolg van de werking van platentektoniek. De resultaten die in dit artikel worden gepresenteerd, echter, suggereren dat basaltachtige korst, die zich misschien niet lang na de vorming van de aarde hebben gevormd, overleefde minstens 1,5 miljard jaar aan het aardoppervlak voordat ze later opnieuw werden gesmolten tot rotsen die een groot deel van het meest noordelijke Superior craton vormen, een geologische formatie die zich ruwweg uitstrekt van de Hudson Bay in Quebec tot Lake Huron in Ontario.

"Of dit resultaat impliceert dat platentektoniek niet aan het werk was tijdens het vroegste deel van de geschiedenis van de aarde, kan nu worden onderzocht met behulp van onze tool voor het bestuderen van neodymium-142-variatie om de rol van echt oude korst bij het opbouwen van jongere, maar nog steeds oud delen van de continentale aardkorst, ' legde Carlson uit.

Hun bevindingen hebben dus belangrijke implicaties voor de vroegste aardkorst en de processen die de vorming van de continentale aardkorst begonnen.