Wanneer - en hoe - het aardoppervlak evolueerde van een hete, oerbrij in een rotsachtige planeet die voortdurend weer opduikt door platentektoniek, blijven enkele van de grootste onbeantwoorde vragen in aardwetenschappelijk onderzoek. Nu een nieuwe studie, gepubliceerd in Geologie , suggereert dat deze aardse overgang in feite kan zijn veroorzaakt door buitenaardse inslagen.

"We hebben de neiging om de aarde te zien als een geïsoleerd systeem, waar alleen interne processen ertoe doen, " zegt Craig O'Neill, directeur van het Planetary Research Centre van Macquarie University. "Meer en meer, Hoewel, we zien het effect van de dynamiek van het zonnestelsel op het gedrag van de aarde."

Modelsimulaties en vergelijkingen met maaninslagstudies hebben aangetoond dat na de aanwas van de aarde ongeveer 4,6 miljard jaar geleden, Aardschokkende inslagen bleven de planeet gedurende honderden miljoenen jaren vormgeven. Hoewel deze gebeurtenissen in de loop van de tijd lijken af ​​te nemen, bolvormige bedden - kenmerkende lagen ronde deeltjes gecondenseerd uit gesteente dat verdampt is tijdens een buitenaardse inslag - gevonden in Zuid-Afrika en Australië suggereren dat de aarde ongeveer 3,2 miljard jaar geleden een periode van intens bombardement doormaakte, ongeveer tegelijkertijd verschijnen de eerste tekenen van plaattektoniek in de rotsplaat.

Dit toeval zorgde ervoor dat O'Neill en co-auteurs Simone Marchi, Willem Bottke, en Roger Fu om zich af te vragen of deze omstandigheden met elkaar te maken kunnen hebben. "Modelstudies van de vroegste aarde suggereren dat zeer grote inslagen - meer dan 300 km in diameter - een significante thermische anomalie in de mantel zouden kunnen veroorzaken, ", zegt O'Neill. Dit lijkt het drijfvermogen van de mantel voldoende te hebben veranderd om opwellingen te creëren die, volgens O'Neill, "zou direct tektoniek kunnen aandrijven."

Maar het schaarse bewijs dat tot nu toe is gevonden in de Archaean - de periode van 4,0 tot 2,5 miljard jaar geleden - suggereert dat tijdens dit interval meestal kleinere inslagen met een diameter van minder dan 100 km plaatsvonden. Om te bepalen of deze meer bescheiden botsingen nog steeds groot en frequent genoeg waren om wereldwijde tektoniek te initiëren, de onderzoekers gebruikten bestaande technieken om het Midden-Archeïsche impactrecord uit te breiden en ontwikkelden vervolgens numerieke simulaties om de thermische effecten van deze effecten op de aardmantel te modelleren.

De resultaten geven aan dat tijdens de Midden-Archeïsche, Inslagen van 100 kilometer breed (ongeveer 30 km breder dan de veel jongere Chixculub-krater) waren in staat de starre, buitenste laag. Dit, zegt O'Neill, had kunnen fungeren als een trigger voor tektonische processen, vooral als de buitenkant van de aarde al "voorbereid" was voor subductie.

"Als de lithosfeer overal even dik zou zijn, dergelijke effecten zouden weinig effect hebben, " zegt O'Neill. Maar tijdens het Midden-Archeïsche, hij zegt, de planeet was genoeg afgekoeld om de mantel op sommige plaatsen dikker te maken en op andere dunner te maken. De modellering toonde aan dat als er een impact zou optreden in een gebied waar deze verschillen bestonden, het zou een zwak punt creëren in een systeem dat al een groot contrast in drijfvermogen had - en uiteindelijk moderne tektonische processen in gang zetten.

"Ons werk laat zien dat er een fysiek verband is tussen de impactgeschiedenis en de tektonische respons rond de tijd dat werd gesuggereerd dat de platentektoniek was begonnen, ", zegt O'Neill. "Processen die tegenwoordig vrij marginaal zijn, zoals het beïnvloeden, of, in mindere mate, vulkanisme, dreef actief tektonische systemen op de vroege aarde, " zegt hij. "Door de implicaties van deze processen te onderzoeken, we kunnen gaan onderzoeken hoe de moderne bewoonbare aarde is ontstaan."