De aarde is een geweldige planeet. Zo ver we weten, het is de enige planeet in het universum waar leven bestaat. Het is ook de enige planeet waarvan bekend is dat ze continenten heeft:de landmassa's waarop we leven en die de mineralen herbergen die nodig zijn om ons complexe leven te ondersteunen.

Deskundigen debatteren nog steeds heftig over hoe de continenten zijn ontstaan. We weten wel dat water hiervoor een essentieel ingrediënt was - en veel geologen hebben voorgesteld dat dit water via subductiezones van het aardoppervlak zou zijn gekomen (zoals nu het geval is).

Maar ons nieuwe onderzoek toont aan dat dit water echt van diep uit de planeet zou komen. Dit suggereert dat de aarde zich in haar jeugd heel anders gedroeg dan nu, met meer oerwater dan eerder werd gedacht.

Hoe een continent te laten groeien?

De vaste aarde bestaat uit een reeks lagen, waaronder een dichte ijzerrijke kern, dikke mantel en een rotsachtige buitenlaag die de lithosfeer wordt genoemd.

Maar het was niet altijd zo. Toen de aarde ongeveer 4,5 miljard jaar geleden voor het eerst werd gevormd, het was een bal van gesmolten gesteente die regelmatig door meteorieten werd geteisterd.

Toen het afkoelde over een periode van een miljard jaar of zo, de eerste continenten begonnen te ontstaan, gemaakt van lichtgekleurd graniet. Hoe ze precies zijn ontstaan, heeft wetenschappers lang geïntrigeerd.

Om granietachtige continentale korst te laten drijven, donkere vulkanische rotsen die bekend staan ​​als basalt moeten worden gesmolten. basalt, die ontstaan ​​door smelten in de mantel, de aarde zou hebben bedekt toen de planeet begon.

Echter, om continentale korst te maken van basalt is nog een ander essentieel ingrediënt nodig:water. Weten hoe dit water op voldoende diepte in de rotsen is gekomen, is essentieel om te begrijpen hoe de eerste continenten zijn gevormd.

Een mechanisme om water naar diepte te brengen is door middel van subductie. Dit is hoe de meeste nieuwe continentale korst tegenwoordig wordt geproduceerd, waaronder het Andesgebergte in Zuid-Amerika.

In subductiezones, rotsachtige platen op de bodem van de oceaan koelen af ​​en worden steeds dichter totdat ze onder de continenten worden gedwongen en terug in de mantel eronder, oceaanwater mee te nemen.

Wanneer dit water in wisselwerking staat met basalt in de mantel, het creëert granietkorst. Maar de aarde was miljarden jaren geleden veel heter, zoveel experts hebben betoogd dat subductie (althans in de vorm die we momenteel begrijpen) niet had kunnen werken.

Lange lineaire berggordels zoals de Andes staan ​​in schril contrast met de structuur van de granietkorst die bewaard is gebleven in de Pilbara-regio van de outback van West-Australië.

Deze oude korst van bovenaf gezien heeft een "koepel-en-kiel" patroon, met ballonnen (koepels) van lichtgekleurd graniet die oprijzen in de omringende donkere en dichtere basalt (de kielen).

Maar waar kwam het water vandaan dat nodig was om deze koepels te maken?

Kleine kristallen leggen de vroege geschiedenis van de aarde vast

Ons onderzoek, geleid door wetenschappers van de Geological Survey of Western Australia en Curtin University, deze vraag behandeld. We analyseerden kleine kristallen die vastzaten in de oude magma's die afkoelden en stolden om de granieten koepels van de Pilbara te vormen.

Deze kristallen, gemaakt van een mineraal genaamd zirkoon, bevatten uranium dat na verloop van tijd in lood verandert. We kennen de snelheid van deze verandering, en kan de hoeveelheden uranium en lood meten die erin zitten. Als zodanig, we kunnen een record van hun leeftijd krijgen.

De kristallen bevatten ook aanwijzingen voor hun oorsprong, die kunnen worden ontrafeld door hun zuurstofisotoopsamenstelling te meten. belangrijk, zirkonen die kristalliseerden in gesmolten gesteenten gehydrateerd door water van het aardoppervlak hebben een andere samenstelling dan zirkonen die zich diep in de mantel vormden.

Metingen tonen aan dat het water dat nodig is voor de meest primitieve oude WA-granieten afkomstig zou zijn van diep in de aardmantel en niet van het oppervlak.

Is het heden altijd de sleutel tot het verleden?

Hoe de eerste continenten werden gevormd, maakt deel uit van een breder debat over een van de centrale principes van de natuurwetenschappen:uniformitarisme. Dit is het idee dat de processen die in het verre verleden op aarde plaatsvonden, dezelfde zijn als die vandaag worden waargenomen.

De aarde verliest tegenwoordig warmte door platentektoniek, toen de geribbelde lithosferische platen die de vaste stof van de planeet vormen, buitenste schil bewegen. Dit helpt bij het reguleren van de interne temperatuur, stabiliseert de atmosferische samenstelling, en waarschijnlijk ook de ontwikkeling van complex leven mogelijk gemaakt.

Subductie is een van de belangrijkste componenten van dit proces. Maar verschillende bewijzen zijn inconsistent met subductie en platentektoniek op een vroege aarde. Ze geven sterk aan dat onze planeet zich in de eerste twee miljard jaar na haar ontstaan ​​heel anders gedroeg dan nu.

Dus hoewel uniformitarisme een nuttige manier is om over veel geologische processen na te denken, het heden is misschien niet altijd de sleutel tot het verleden.

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