De rotsen aan het oppervlak van de moderne aarde zijn grofweg verdeeld in twee soorten:felsisch en mafisch. Felsic-gesteenten hebben over het algemeen een relatief lage dichtheid - voor een rots - en licht van kleur omdat ze zijn gemaakt van witachtige mineralen die rijk zijn aan silicium en aluminium. Half Dome in Californië is gemaakt van graniet dat een felsisch gesteente is. Mafische rotsen, in tegenstelling tot, zijn relatief hoog in dichtheid en donker van kleur omdat ze mineralen bevatten die rijk zijn aan ijzer en magnesium; Giants Causeway in Noord-Ierland is gemaakt van basalt, dat is een mafische rots.

Het verschil in dichtheid tussen felsische en mafische gesteenten betekent dat felsische gesteenten meer drijvend zijn, en zitten daarom op grotere hoogten boven de aardmantel (de laag in de aarde tussen de korst en de kern). Om deze reden, felsische rotsen vormen de continenten van de aarde, terwijl de korst op de lagere hoogte onder de oceanen maf is.

De mechanismen die de rotsen aan het aardoppervlak in deze twee groepen scheidden, hebben mogelijk ook de omgeving gecreëerd die nodig is om het leven 4,3 miljard jaar geleden te laten bloeien, heel vroeg in de geschiedenis van de aarde.

De scheiding in deze twee soorten gesteente is het resultaat van platentektoniek:waar de tektonische platen scheiden en uit elkaar bewegen, de rotsen eronder worden drukloos, smelten en de opening tussen hen opvullen, zoals de Mid-Atlantische Rug). De rots die de opening tussen de platen opvult, is maf.

Als de ene plaat onder de andere schuift, vloeistoffen die vrijkomen uit de onderste plaat veroorzaken smelten in de mantel. Deze smelten moeten door de bovenste plaat gaan om het oppervlak te bereiken. Op weg naar de oppervlakte, ze ondergaan een reeks processen die fractionele kristallisatie worden genoemd, die mafic melts kunnen veranderen in felsic melts.

Tijdlijnen opstellen

Wanneer deze scheiding plaatsvond, is een kwestie van groot debat in de aardwetenschappen, omdat het ons in staat kan stellen om te bepalen wanneer de aarde bewoonbaar werd voor leven. Veel aardwetenschappers zijn van mening dat de verwering van continentale korst de voedingsstoffen heeft geleverd om het leven te laten gedijen; identificeren wanneer de eerste gevormde continenten aangeven wanneer dit kan zijn gebeurd.

Aardwetenschappers debatteren ook over de vraag of plaattektonische processen in het verleden dezelfde waren als die vandaag plaatsvinden, en of ze in het verleden zelfs nodig waren om continentale korst te vormen. De eerste continentale korst is mogelijk gevormd door de interactie van oceanische korst en mantelpluimen van warmte afkomstig van de kern van de aarde. Een andere theorie suggereert dat continentale korst is gevormd door meteorietbombardement.

Het exacte mechanisme is belangrijk voor het begrijpen van de geschiedenis en evolutie van de aarde, en kan helpen bij het begrijpen van de processen die op andere planeten kunnen plaatsvinden.

De records bekijken

Onze recente studie keek naar het oudste geologische materiaal op aarde. De resultaten suggereren dat de aarde al 4,3 miljard jaar geleden in deze twee gesteenten uiteenviel - effectief sinds het begin van het geologische record van de aarde. Onze gegevens gaven ook intrigerende inzichten in de tektonische processen die op dat moment plaatsvonden.

De oorsprong van continentale korst wordt gedeeltelijk besproken omdat hoe verder je teruggaat in de tijd, hoe minder rotsen er zijn om te bestuderen. Monsters van het Acasta Gneiss-complex in het noorden van Canada bleken ongeveer vier miljard jaar oud te zijn - de oudst bekende rotsen op aarde. Deze Acasta Gneiss-rotsen zijn felsisch en samengesteld uit tonaliet-trondhjemite-granodioriet.

Er zijn maar weinig oudere monsters van de aarde, de meest bekende daarvan zijn de zirkonen van Jack Hills. Deze zijn tot 4,3 miljard jaar oud, 300 miljoen jaar ouder dan de Acasta Gneis. Het zijn kleine korrels mineraal zirkoon die zijn geërodeerd uit hun oudergesteente (het gesteente waarin ze aanvankelijk kristalliseerden).

Deze zirkonen worden gevonden in veel jongere sedimenten in Australië, wat betekent dat het moeilijk is om te bepalen uit welk gesteente deze mineralen oorspronkelijk kwamen, de vraag open latend of er tijdens de vroegste periode van de geschiedenis van de aarde continentale korst was.

Continentale verbindingen

In onze recente studie, we vergeleken alle aspecten van de chemie van de zirkoonkristallen van Acasta-rotsen met de zirkonen van Jack Hills om te zien of ze in een vergelijkbare omgeving konden zijn gevormd.

We ontdekten dat de twee sets zirkoonkorrels chemisch identiek zijn, wat suggereert dat ze gevormd zijn uit dezelfde soorten rotsen en waarschijnlijk in dezelfde soorten tektonische omgevingen. Dit betekent dat de aarde mogelijk al snel na de vorming is begonnen met het creëren van een continentale korst.

De chemische samenstelling van beide suites van zirkoonkristallen suggereert ook dat ze groeiden in magma's die op grote diepte in de aarde zijn ontstaan. Diepe oorsprong voor magma's is een typisch teken van subductie op de moderne aarde.

We vergeleken de hoeveelheid uranium in de kristallen met de hoeveelheid ytterbium, een zeldzaam element. Wanneer een magma zich op grote diepte vormt, het mineraal granaat is vaak aanwezig, die ytterbium verzamelt. Dit betekent dat er minder ytterbium wordt opgenomen door zirkoonkristallen, wat suggereert dat een relatief gebrek aan ytterbium aangeeft dat deze magma's zich in diepe omgevingen hebben gevormd.

Van de zirkonen van Jack Hills is bekend dat ze bij relatief lage temperaturen zijn uitgekristalliseerd. We ontdekten dat de temperaturen van Acasta zirkonen precies overeenkwamen met de Jack Hills zirkonen, om hun gelijkenis nog eens aan te geven.

Het begin vinden

uiteindelijk, onze resultaten geven aan dat de tektonische processen die aan het begin van het geologische record plaatsvonden, misschien niet zo verschillend waren van de processen die daarna plaatsvonden. Bewijs dat de dingen niet al te veel verschilden met de moderne aarde, biedt intrigerende inzichten in het potentieel voor het ontstaan ​​van leven en de bewoonbaarheid van de vroege aarde, mogelijk bevestigend dat het leven al heel vroeg in de geschiedenis van de aarde aanwezig was.

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.