Jak powstała Ziemia?
Ziemia powstała około 4,567 miliardów lat temu w wyniku akrecji z protoplanetarnej planety
Większa część Ziemi została stopiona z powoduaktywny wulkanizm i częste zderzenia z innymi obiektami kosmicznymi. Uważa się, że jedno z tych dużych uderzeń doprowadziło do przechylenia osi Ziemi i powstania Księżyca.
Z czasem takie bombardowanie kosmicznezatrzymał się, co pozwoliło planecie ostygnąć i utworzyć solidną skorupę. Woda dostarczana na planetę przez komety i asteroidy skondensowała się w chmury i oceany. Ziemia w końcu stała się przyjazna dla życia, a jej najwcześniejsze formy wzbogaciły atmosferę w tlen.
Dysk protoplanetarny widziany przez artystę
Powstanie pierwszych kontynentów
Geofizycy odkryli to około 3 miliardy lat temuSkorupa ziemska spęczniała podczas gwałtownego wzrostu. Zaledwie 1,5 miliarda lat po powstaniu Ziemi naukowcy twierdzą, że płaszcz, czyli warstwa skał krzemianowych pomiędzy skorupą a zewnętrznym jądrem, stał się niezwykle gorący. Magma przesiąknęła do fragmentów starszej skorupy znajdującej się nad nią. Fragmenty te dały początek rozwojowi współczesnych kontynentów.
Dowody na rozwój planet znaleziono wstarożytne kryształy cyrkonu w osadach na dnie strumieni na Grenlandii. Niezwykle silne kryształy krzemianu cyrkonu powstały podczas gwałtownego wzrostu około 3 miliardów lat temu.
Prawdopodobnie w historii Ziemi było kilka wydarzeń, podczas których powstała skorupa. Ale ten globalny zastrzyk, który miał miejsce 3 miliony lat temu, był zdecydowanie jednym z największych.
Chris Kirkland, profesor nauk o Ziemi na Uniwersytecie Curtin
Przed tym skokiem starożytna skorupa ziemska była znacznie cieńsza i słabsza niż obecnie. Ostatecznie rozpadł się na fragmenty kory, z których mógł wyrosnąć nowy.
W tym czasie temperatura płaszcza osiągnęła szczyt z powoduradioaktywny rozpad pierwiastków, takich jak uran i potas, w jądrze Ziemi. Podniosło również temperatury i ciepło resztkowe po uformowaniu się planety. Globalne temperatury pobudziły wzrost, a skorupa puchła przez około 200 milionów lat - stwierdzili naukowcy.
Jakie były pierwsze kontynenty?
Geolodzy z Monash University rzucili nowe światło na wczesną historię Ziemi: stwierdzili, że kontynenty były słabe i podatne na zapadanie się we wczesnym okresie.
Odtworzyliśmy warunki panujące na wczesnej Ziemi wkomputerowe modele numeryczne i wykazały, że uwolnienie wewnętrznego pierwotnego ciepła, trzy do czterech razy większe niż obecne, spowodowało duże topnienie w płytkim płaszczu, który następnie został wyrzucony w postaci magmy (stopionej skały) na powierzchnię Ziemi.
Fabio Capitanio, lekarz i główny autor badania
Zdaniem naukowców niewielki płaszcz pozostały po tym procesie został odwodniony i zamrożony, tworząc podwaliny pod pierwsze kontynenty.
Wyniki prac wyjaśniają, że kontynenty istniały wcześniejbyły słabe i podatne na zniszczenie: około 4,5 lub 4,0 miliardów lat temu. Następnie w ciągu następnego miliarda lat stopniowo się różnicowały i sztywniały, aż później utworzyły rdzeń naszych współczesnych kontynentów.
Model ilościowy zastosowany w badaniach wyjaśnia poziomy topnienia płaszcza i struktury warstwowe występujące w większości kratonów na Ziemi.
To wyjaśnia przejście od Hadeyi, któryobejmuje pierwsze 500 milionów lat historii Ziemi, podczas których skorupa została całkowicie poddana recyklingowi, aż do archaiku (cztery do trzech miliardów lat temu), kiedy kontynenty po raz pierwszy zestaliły się.
Zderzenie Ziemi z planetą Theia widziane przez artystę.
Co zniknęło podczas formowania się Ziemi?
Naukowcy stworzyli model radioaktywnośćstarożytne skały Ziemi: stawia pod znakiem zapytania współczesne modele powstawania skorupy kontynentalnej. Zakłada się, że kontynenty wyszły z morza znacznie wcześniej, niż wcześniej sądzono, ale uległy zniszczeniu i nie pozostał po nich żaden ślad.
Naukowcy z University of Adelaide opublikowali dwabadania modelu radioaktywności skał przez miliardy lat. Wykazali, że skorupa kontynentalna Ziemi mogła być grubsza, znacznie wcześniej niż sugerują obecne modele, a kontynenty mogły istnieć już cztery miliardy lat temu.
Jeśli nasz model okaże się poprawny, może tak byćwymagają rewizji wielu aspektów naszego rozumienia chemicznej i fizycznej ewolucji Ziemi, w tym tempa wzrostu kontynentów, a być może nawet początku tektoniki płyt.
Tekst badawczy
Zebrali się dr Hasterock i jego absolwent Matthew GardUważa się, że 75 800 próbek geochemicznych skał magmowych (takich jak granit) powstało wraz z pierwszymi kontynentami. Oszacowali radioaktywność w tych skałach dzisiaj i zbudowali model średniej radioaktywności od czterech miliardów lat temu do chwili obecnej.
Naukowcy wyjaśniają, że wszystkie rasy zawierająnaturalna radioaktywność, która wytwarza ciepło i podnosi temperaturę w skorupie. Rozpada się i im bardziej radioaktywna skała, tym więcej ciepła wytwarza.
Skały powszechnie kojarzone ze skorupą kontynentalnąmają wyższą radioaktywność niż skały oceaniczne. Skała, która ma cztery miliardy lat, miałaby około czterokrotnie większą radioaktywność niż obecnie.
Ale naukowcy odkryli nieoczekiwany niedobórpoziom radioaktywności w skałach starszych niż około dwa miliardy lat. Kiedy dostosowali się do wyższej produkcji ciepła z powodu wyższej radioaktywności, która powinna była być obecna, deficyt zniknął.
Naukowcy uważają, że stało się to z powodu wysokiej radioaktywności i wysokiej temperatury: skały albo się stopiły, albo zostały łatwo zniszczone przez ruch tektoniczny.
Nowoczesne modele mówią, że kontynentywyłoniły się z oceanów wraz z zagęszczeniem skorupy ziemskiej. Autorzy uważają, że znaczna część, aczkolwiek bardzo niestabilnej, skorupy kontynentalnej mogła istnieć znacznie wcześniej.
Związek między życiem na Ziemi a ruchem kontynentów
Nowe badania z Uniwersytetu w TeksasieAustin pokazuje możliwy związek między życiem na Ziemi a ruchem kontynentów. Odkrycia sugerują, że osady, które często składają się z kawałków martwych organizmów, mogą odgrywać kluczową rolę w określaniu prędkości dryfu kontynentalnego.
Badanie opisuje, jak depozytyporuszanie się pod płytami tektonicznymi lub subdukowanie pod nimi może regulować ruch płyt, a nawet wpływać na szybkie podnoszenie się pasm górskich i wzrost skorupy kontynentalnej.
Osad powstaje, gdy wiatr, woda i lód niszczą istniejące skały lub gdy na dnie morskim gromadzą się muszle i szkielety mikroskopijnych organizmów, takich jak plankton.
Od dawna wiadomo, że osady wpadają w strefysubdukcje wpływają na aktywność geologiczną, taką jak częstotliwość trzęsień ziemi. Jednak do tej pory uważano, że mają one niewielki wpływ na ruch kontynentów. Dzieje się tak, ponieważ uważano, że szybkość subdukcji zależy od wytrzymałości płyty subdukcyjnej.
Ruch kontynentalny jest napędzany przez zanurzeniejedna płyta pod drugą, więc tutaj prędkość jej ruchu zależy od siły części płyty, która zanurza się w płaszcz Ziemi (i energii potrzebnej do jej zgięcia), ale osad ma niewielki wpływ.
Jednak wcześnie badania polegająceNaukowcy z UTIG wykazali, że płyty subdukcyjne mogą być słabsze i bardziej wrażliwe na inne wpływy, niż wcześniej sądzono. To skłoniło badaczy do poszukiwania innych mechanizmów, które mogłyby wpływać na prędkość płyt.
Ocenili, jak działają różne rodzaje skałmoże wpływać na powierzchnię styku płyt — granicę, na której spotykają się płyty subdukowane. Późniejsze modelowanie wykazało, że skała osadowa może powodować efekt smarowania pomiędzy płytami, przyspieszając subdukcję i zwiększając prędkość płyt.
Mechanizm ten może wprawić w ruch komplekssprzężenie zwrotne. Wraz ze wzrostem prędkości płyty będzie mniej czasu na gromadzenie się osadu, więc ilość subdukowanego osadu będzie się zmniejszać.
Prowadzi to do wolniejszej subdukcji, któramoże pozwolić górom rosnąć na granicach płyt, ponieważ siła dwóch zderzających się płyt powoduje wzrost. Z kolei erozja tych gór przez wiatr, wodę i inne siły może prowadzić do powstania większej ilości osadów, które powracają do strefy subdukcji i wznawiają cykl, zwiększając tempo subdukcji.
Czytaj więcej:
Aborcja i nauka: co stanie się z dziećmi, które będą rodzić
Naukowcy zaproponowali kolonizację satelity Ceres
Spójrz na najrzadsze błyskawice: niebieski odrzutowiec i elf zabrane z ISS