Tief in die Erde schauen: Was Wissenschaftler über die Entwicklung des Planeten gelernt haben

Wie wurde die Erde geformt?

Die Erde wurde vor etwa 4,567 Milliarden Jahren durch Akkretion von Protoplaneten gebildet

Scheibe, scheibenförmige Gasmasse, Staub, verbleibendvon der Entstehung der Sonne, aus der das Sonnensystem hervorging. Durch vulkanische Entgasung wurde eine Primäratmosphäre erzeugt, die jedoch fast keinen Sauerstoff enthielt und für Menschen und das moderne Leben im Allgemeinen giftig sein würde.

Der größte Teil der Erde wurde geschmolzen wegenaktiver Vulkanismus und häufige Kollisionen mit anderen Weltraumobjekten. Es wird angenommen, dass eine solche größere Kollision die Erdachse gekippt und den Mond geformt hat.

Im Laufe der Zeit solche Weltraumbombengestoppt, was es dem Planeten ermöglichte, sich abzukühlen und eine feste Kruste zu bilden. Das von Kometen und Asteroiden auf den Planeten gelieferte Wasser verdichtete sich zu Wolken und Ozeanen. Die Erde wurde schließlich gastfreundlich und ihre frühesten Formen bereicherten die Atmosphäre mit Sauerstoff.

Protoplanetare Scheibe aus Sicht des Künstlers

Bildung der ersten Kontinente

Geophysiker entdeckten das vor etwa 3 Milliarden JahrenDie Erdkruste schwoll in einem Wachstumsschub an. Laut Wissenschaftlern ist der Mantel - eine Schicht aus Silikatgestein zwischen der Kruste und dem äußeren Kern - nur 1,5 Milliarden Jahre nach der Entstehung der Erde sehr heiß. Magma sickerte in Fragmente älterer Kruste darüber. Diese Fragmente sind die Anfänge des Wachstums moderner Kontinente.

Hinweise auf planetarisches Wachstum wurden in gefundenalte Zirkonkristalle in Sedimenten am Grund von Bächen in Grönland. Die extrem starken Kristalle aus Zirkoniumsilikat, die sich während eines Wachstumsschubs vor etwa 3 Milliarden Jahren gebildet haben.

Es gab wahrscheinlich mehrere Ereignisse in der Geschichte der Erde, bei denen die Kruste gebildet wurde. Aber diese globale Injektion, die vor 3 Millionen Jahren stattfand, war definitiv eine der größten.

Chris Kirkland, Professor für Geowissenschaften an der Curtin University

Vor diesem Sprung war die alte Erdkruste viel dünner und schwächer als heute. Schließlich zerfiel es in Rindenfragmente, aus denen ein neues wachsen konnte.

Zu diesem Zeitpunkt erreichte die Temperatur des Mantels aufgrund vonradioaktiver Zerfall von Elementen wie Uran und Kalium im Erdkern. Es erhöhte auch die Temperaturen und die Restwärme, nachdem sich der Planet gebildet hatte. Die globalen Temperaturen trieben das Wachstum an und die Kruste schwoll etwa 200 Millionen Jahre lang weiter an, sagten die Forscher.

Wie waren die ersten Kontinente?

Geologen der Monash University haben ein neues Licht auf die frühe Geschichte der Erde geworfen: Sie gaben an, dass die Kontinente schwach seien und in der frühen Zeit zum Zusammenbruch neigen.

Wir haben die Bedingungen der frühen Erde in reproduziertComputer numerische Modelle und zeigten, dass die Freisetzung von innerer Primärwärme, drei- bis viermal so groß wie die Gegenwart, ein starkes Schmelzen im flachen Mantel verursachte, das dann in Form von Magma (geschmolzenem Gestein) auf die Erdoberfläche gedrückt wurde.

Fabio Capitanio, Arzt und Hauptautor der Studie

Den Forschern zufolge wurde der nach diesem Prozess verbleibende kleine Mantel dehydriert und gefroren und bildete das Fundament der ersten Kontinente.

Die Ergebnisse der Arbeit erklären, dass die Kontinente zuvorwaren schwach und anfällig für Zerstörung: vor etwa 4,5 oder 4,0 Milliarden Jahren. Sie differenzierten sich dann allmählich und wurden in den nächsten Milliarden Jahren starr und bildeten später den Kern unserer modernen Kontinente.

Das in der Studie verwendete quantitative Modell erklärt den Grad der Mantelschmelze und der Schichtstrukturen, die in den meisten Cratons auf der Erde zu finden sind.

Dies erklärt den Übergang von Hadei, derdeckt die ersten 500 Millionen Jahre der Erdgeschichte ab, in denen die Kruste vollständig überarbeitet wurde, bis Archaea (vor vier bis drei Milliarden Jahren), als sich die Kontinente erst erstarrten.

Die Kollision der Erde mit dem Planeten Theia aus Sicht des Künstlers.

Was ist während der Entstehung der Erde verschwunden?

Wissenschaftler haben ein Modell der Radioaktivität der Alten erstelltFelsen der Erde: Es hinterfragt moderne Modelle der Bildung der Kontinentalkruste. Es wird angenommen, dass die Kontinente viel früher als bisher angenommen aus dem Meer aufgestiegen sind, aber zerstört wurden und keine Spur von ihnen übrig geblieben ist.

Wissenschaftler der Universität von Adelaide haben zwei veröffentlichtUntersuchungen des Modells der Radioaktivität von Gesteinen über Milliarden von Jahren. Sie zeigten, dass die Kontinentalkruste der Erde viel früher dicker gewesen sein könnte, als aktuelle Modelle vermuten lassen, und dass die Kontinente möglicherweise bereits vor vier Milliarden Jahren existierten.

Wenn unser Modell korrekt ist, kann eserfordern eine Überarbeitung vieler Aspekte unseres Verständnisses der chemischen und physikalischen Entwicklung der Erde, einschließlich der Wachstumsrate der Kontinente und vielleicht sogar des Beginns der Plattentektonik.

Forschungstext

Dr. Hasterock und sein Doktorand Matthew Gard sammeltenEs wird angenommen, dass sich 75.800 geochemische Proben magmatischer Gesteine ​​(wie Granit) auf den ersten Kontinenten gebildet haben. Sie schätzten die Radioaktivität in diesen Gesteinen heute und erstellten ein Modell der durchschnittlichen Radioaktivität von vor vier Milliarden Jahren bis heute.

Alle Rassen, erklären Wissenschaftler, enthaltennatürliche Radioaktivität, die Wärme erzeugt und die Temperatur in der Kruste erhöht. Es zerfällt und je radioaktiver das Gestein ist, desto mehr Wärme erzeugt es.

Felsen, die üblicherweise mit kontinentaler Kruste in Verbindung gebracht werdenhaben eine höhere Radioaktivität als ozeanische Gesteine. Ein vier Milliarden Jahre altes Gestein hätte etwa die vierfache Radioaktivität wie heute.

Forscher haben jedoch einen unerwarteten Mangel festgestelltder Grad der Radioaktivität in Gesteinen, die älter als etwa zwei Milliarden Jahre sind. Wenn sie sich aufgrund der höheren Radioaktivität, die hätte vorhanden sein müssen, auf eine höhere Wärmeerzeugung einstellten, verschwand das Defizit.

Wissenschaftler glauben, dass dies auf hohe Radioaktivität und hohe Temperaturen zurückzuführen ist: Die Gesteine ​​schmolzen entweder oder wurden durch tektonische Bewegungen leicht zerstört.

Moderne Modelle sagen die Kontinentetauchte aus den Ozeanen auf, als sich die Erdkruste verdickte. Die Autoren glauben, dass eine signifikante Menge, wenn auch sehr instabile, kontinentale Kruste viel früher existiert haben könnte.

Die Verbindung zwischen dem Leben auf der Erde und der Bewegung der Kontinente

Eine neue Studie der University of Texas inAustin zeigt einen möglichen Zusammenhang zwischen dem Leben auf der Erde und der Bewegung der Kontinente. Die Ergebnisse bestätigen, dass Sedimente, die häufig aus Stücken toter Organismen bestehen, eine Schlüsselrolle bei der Bestimmung der Kontinentalverschiebungsrate spielen können.

Die Studie beschreibt, wie AblagerungenDas Bewegen unter tektonischen Platten oder das Subtrahieren unter ihnen kann die Bewegung der Platte regulieren und sogar den raschen Anstieg der Gebirgszüge und das Wachstum der Kontinentalkruste beeinflussen.

Sedimente entstehen, wenn Wind, Wasser und Eis vorhandene Gesteine ​​erodieren oder wenn sich Muscheln und Skelette mikroskopisch kleiner Organismen wie Plankton auf dem Meeresboden ansammeln.

Es ist seit langem bekannt, dass Sedimente in Zonen fallenSubduktion beeinflussen die geologische Aktivität, zum Beispiel die Häufigkeit von Erdbeben. Bisher glaubte man jedoch, dass sie wenig Einfluss auf die Bewegung der Kontinente haben. Dies liegt daran, dass angenommen wurde, dass die Subduktionsrate von der Stärke der Subduktionsplatte abhängt.

Die Kontinentalbewegung wird durch Eintauchen angetriebeneine Platte unter der anderen, daher hängt hier die Geschwindigkeit ihrer Bewegung von der Stärke des Teils der Platte ab, der in den Erdmantel eintaucht (und von der Energie, die erforderlich ist, um ihn zu biegen), aber das Sediment hat wenig Wirkung.

Frühe Forschung mit WissenschaftlernUTIG zeigte, dass Subduktionsplatten schwächer und empfindlicher gegenüber anderen Einflüssen sein können als bisher angenommen. Dies veranlasste die Forscher, nach anderen Mechanismen zu suchen, die die Geschwindigkeit der Platten beeinflussen könnten.

Sie schätzten, wie unterschiedlich die Gesteinsarten sindkann die Plattenschnittstelle beeinflussen - die Grenze, an der sich subduktive Platten treffen. Nachfolgende Simulationen haben gezeigt, dass Sedimentgestein einen Schmiereffekt zwischen den Platten erzeugen kann, wodurch die Subduktion beschleunigt und die Plattengeschwindigkeit erhöht wird.

Dieser Mechanismus kann einen Komplex in Gang setzenRückkopplungsschleife. Mit zunehmender Plattengeschwindigkeit bleibt weniger Zeit für die Ansammlung von Sedimenten, sodass die Menge an subduktivem Sediment abnimmt.

Dies führt zu einer langsameren Subduktion, diekann es Bergen ermöglichen, an Plattengrenzen zu wachsen, da die Kraft zweier miteinander kollidierender Platten einen Anstieg verursacht. Die Erosion dieser Berge durch Wind, Wasser und andere Kräfte kann wiederum zur Bildung von mehr Sedimenten führen, die in die Subduktionszone zurückkehren und den Zyklus wieder aufnehmen, wodurch die Subduktionsrate erhöht wird.

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