Godzijdank voor de aardkorst:het is, ten slotte, dat solide, buitenste laag van onze planeet die alles erboven ondersteunt.

Maar veel van wat er onder die laag gebeurt, blijft een mysterie, inclusief het lot van delen van de korst die terug in de aarde verdwijnen. Nutsvoorzieningen, een team van geochemici van het National High Magnetic Field Laboratory, met het hoofdkantoor van de Florida State University, heeft belangrijke aanwijzingen gevonden over waar die rotsen zich hebben verstopt.

De onderzoekers leverden nieuw bewijs dat, terwijl het grootste deel van de aardkorst relatief nieuw is, een klein percentage bestaat eigenlijk uit oude brokken die lang geleden terug in de mantel waren gezonken en later weer boven water kwamen. Ze vonden ook, op basis van de hoeveelheid van die "gerecycleerde" korst, dat de planeet sinds haar vorming 4,5 miljard jaar geleden consequent korst heeft geproduceerd - een beeld dat in tegenspraak is met de heersende theorieën.

Hun onderzoek is gepubliceerd in het tijdschrift wetenschappelijke vooruitgang .

"Als zalm die terugkeert naar hun paaigronden, een deel van de oceanische korst keert terug naar zijn broedplaats, de vulkanische ruggen waar verse korst wordt geboren, " zei co-auteur Munir Humayun, een MagLab geochemist en professor aan het Florida State Department of Earth, Oceaan en Atmosferische Wetenschap (EOAS). "We gebruikten een nieuwe techniek om aan te tonen dat dit proces in wezen een gesloten lus is, en die gerecyclede korst is ongelijk verdeeld over ruggen."

Naast Humayun, het onderzoeksteam omvatte MagLab postdoctoraal onderzoeker Shuying Yang, hoofdauteur op het papier, en MagLab Geochemistry Group Director en EOAS-voorzitter Vincent Salters.

De oceanische korst van de aarde wordt gevormd wanneer mantelgesteente smelt in de buurt van kloven tussen tektonische platen langs onderzeese vulkanische ruggen, basalt opleveren. Als er nieuwe korst wordt gemaakt, het duwt de oudere korst weg van de rand naar continenten, als een super langzame lopende band. Eventueel, het bereikt gebieden die subductiezones worden genoemd, waar het onder een andere plaat wordt gedwongen en terug in de aarde wordt ingeslikt.

Wetenschappers hebben lang getheoretiseerd over wat er gebeurt met gesubduceerde korst nadat ze opnieuw zijn geabsorbeerd in de hete, hogedrukomgeving van de aardmantel. Het kan dieper in de mantel zinken en zich daar vestigen, of in pluimen weer naar de oppervlakte stijgen, of door de mantel dwarrelen, als strengen chocolade door een gele marmercake. Een deel van die "chocolade" kan uiteindelijk opstaan, opnieuw smelten op mid-oceanische ruggen, en nieuwe rots vormen voor weer een miljoenen jaar durende tour of duty op de zeebodem.

Dit nieuwe bewijs ondersteunt de theorie van de "marmeren cake".

Wetenschappers hadden al aanwijzingen gezien die de theorie ondersteunen. Sommige basalt verzameld van mid-oceanische ruggen, genaamd verrijkt basalt, een hoger percentage van bepaalde elementen hebben die de neiging hebben om uit de mantel te sijpelen in de smelt waaruit basalt wordt gevormd; anderen, verarmde basalt genoemd, veel lagere niveaus hadden.

Om meer licht te werpen op het mysterie van de verdwijnende korst, het team analyseerde chemisch 500 monsters van basalt verzameld uit 30 regio's van oceaanruggen. Sommigen waren verrijkt, sommige waren uitgeput en sommige zaten er tussenin.

Vroegtijdig, het team ontdekte dat de relatieve verhoudingen van germanium en silicium lager waren in smelten van gerecyclede korst dan in het "maagdelijke" basalt dat uit gesmolten mantelgesteente komt. Dus ontwikkelden ze een nieuwe techniek die die verhouding gebruikte om een ​​duidelijke chemische vingerafdruk voor subductieve korst te identificeren.

Ze bedachten een nauwkeurige methode om die verhouding te meten met behulp van een massaspectrometer in het MagLab. Daarna hebben ze de cijfers gekraakt om te zien hoe deze verhoudingen verschilden tussen de 30 bemonsterde regio's, in de verwachting variaties te zien die licht zouden werpen op hun oorsprong.

De analyse bracht aanvankelijk niets opmerkelijks aan het licht. Bezorgd, Yang, destijds een promovendus, overlegd met haar adviseur. Humayun stelde voor om het probleem vanuit een bredere hoek te bekijken:in plaats van basalt van verschillende regio's te vergelijken, ze konden verrijkte en uitgeputte basalt vergelijken.

Na snel de gegevens opnieuw te hebben verwerkt, Yang was opgetogen om duidelijke verschillen te zien tussen die groepen basalt.

"Ik was heel blij, " herinnerde Yang zich, hoofdauteur op het papier. "Ik dacht, 'Ik zal kunnen afstuderen!'"

Het team had lagere germanium-tot-siliciumverhoudingen gedetecteerd in verrijkte basalt - de chemische vingerafdruk voor gerecyclede korst - in alle regio's die ze bemonsterden, wijzend op zijn marmeren cake-achtige verspreiding door de mantel. Eigenlijk, ze losten het mysterie van de verdwijnende korst op.

Het was een les om door de bomen het bos te missen, zei Humayun.

"Soms kijk je te nauw, met je neus in de data, en je kunt de patronen niet zien, "zei hij. "Dan doe je een stap achteruit en je gaat, 'Ho!'"

Dieper graven in de patronen die ze vonden, de wetenschappers ontdekten meer geheimen. Gebaseerd op de hoeveelheden verrijkte basalt die zijn gedetecteerd op wereldwijde mid-oceanische ruggen, het team kon berekenen dat ongeveer 5 tot 6 procent van de aardmantel is gemaakt van gerecyclede korst, een figuur die een nieuw licht werpt op de geschiedenis van de planeet als korstfabriek. Wetenschappers hadden geweten dat de aarde korst met een snelheid van enkele centimeters per jaar uitbreekt. Maar heeft het dat gedurende zijn hele geschiedenis consequent gedaan?

Hun analyse, Humayun zei, geeft aan dat, "De snelheid van korstvorming kan niet radicaal verschillen van wat ze nu zijn, wat niemand had verwacht."