Bilim insanları yeni bir kıta oluşumu teorisi önerdi

Kratonlar olarak bilinen eski, geniş kıtasal kabuk bölgeleri, kara kütlelerindeki değişimler, dağ oluşumu ve okyanus gelişimi yoluyla Dünya kıtalarını milyarlarca yıl boyunca istikrara kavuşturdu. Penn Eyaleti bilim insanları, yaklaşık 3 milyar yıl önce kratonların oluşumunu açıklayabilecek yeni bir mekanizma önererek, Dünya’nın jeolojik tarihinde uzun süredir devam eden bir soruya ışık tuttu.

Dergide adı geçen bilim insanları doğa Kıtalar, Dünya’nın okyanuslarından sabit bir kara kütlesi olarak ortaya çıkmamış olabilir; bunların ayırt edici özelliği, granit açısından zengin bir üst kabuktur. Bunun yerine, yaklaşık 3 milyar yıl önce taze kayaların rüzgar ve yağmura maruz kalması, sonunda kabuğu sabitleyen bir dizi jeolojik süreci tetikledi; bu da kabuğun milyarlarca yıl boyunca yok edilmeden veya sıfırlanmadan hayatta kalmasını sağladı.

Bilim insanları, bulguların potansiyel olarak yaşanabilir Dünya benzeri gezegenlerin nasıl evrimleştiğine dair yeni bir anlayışı temsil edebileceğini söyledi.

Gezegensel evrim için çıkarımlar

Penn State’te yer bilimleri yardımcı doçenti ve çalışmanın yazarı Jesse Remink, “Dünya gibi bir gezegen yapmak için kıtasal bir kabuk oluşturmanız ve bu kabuğu stabilize etmeniz gerekiyor” dedi. “Bilim insanları bunların aynı şey olduğunu düşünüyorlardı; kıtalar sabitleşti ve sonra deniz seviyesinin üzerine çıktılar. Ama biz bu süreçlerin ayrı olduğunu söylüyoruz.

Bilim adamları, kratonların Dünya yüzeyinden üst mantoya kadar 150 kilometreden (93 mil) fazla uzandığını, burada bir teknenin omurgası gibi hareket ederek kıtaları jeolojik zaman boyunca deniz seviyesinde veya deniz seviyesinde yüzer halde tuttuklarını söyledi.

Ayrışma sonunda sığ kabukta uranyum, toryum ve potasyum gibi ısı üreten elementlerin yoğunlaşmasına neden olarak daha derin kabuğun soğumasına ve katılaşmasına izin verebilir. Bilim adamları, bu mekanizmanın, kratonların ayırt edici bir özelliği olan, kıtaların tabanlarını daha sonraki deformasyonlardan korumuş olabilecek kalın, sağlam bir kaya tabakası oluşturduğunu söyledi.

Jeolojik süreçler ve ısı üretimi

Penn State’de yer bilimleri yardımcı doçenti ve bu kitabın yazarı Andrew Smee, “Kıtasal kabuğu oluşturmanın ve stabilize etmenin tarifi, mini ısı motorları olarak düşünülebilecek bu ısı üreten elementlerin yüzeye yakın yoğunlaştırılmasını içerir” dedi. çalışmak. Kal. “Bunu her zaman yapmak zorundasın Mısır Uranyum, toryum veya potasyum bozunarak yer kabuğunun sıcaklığını artırabilecek ısı açığa çıkar. Sıcak kaplama stabil değildir, deformasyona yatkındır ve yerinde durmaz.

Rüzgâr, yağmur ve kimyasal reaksiyonlar ilk kıtalardaki kayaları parçaladığında çökeltiler ve kil mineralleri akarsulara ve nehirlere sürüklenerek denize taşınarak yüksek konsantrasyonlarda uranyum, toryum ve potasyum içeren şist benzeri tortul birikintiler oluşturdular. . Bilim adamları söyledi.

Kuzey Kutbu kıyısında bulunan ve gnays adı verilen bu eski metamorfik kayalar, şu anda yüzeyde görünen kıtaların köklerini temsil ediyor. Bilim adamları, bu tür kayaların arasına yerleştirilmiş tortul kayaların, kıtaları stabilize edecek bir ısı motoru sağlayacağını söyledi. Kredi bilgileri: Jesse Remink

Tektonik plakalar arasındaki çarpışmalar, bu tortul kayaları, şistten gelen ışınım ısısının alt kabuğu erittiği yer kabuğunun derinliklerine gömdü. Erimiş malzeme yüzecek ve üst kabuğa yükselecek, ısı üreten elementleri granit gibi kayaların içinde hapsedecek ve alt kabuğun soğumasına ve katılaşmasına izin verecek.

Kratonların 3 ila 2,5 milyar yıl önce, uranyum gibi radyoaktif elementlerin yaklaşık iki kat daha hızlı bozunduğu ve bugüne göre iki kat daha fazla ısı yaydığı bir zamanda oluştuğu düşünülüyor.

Remink, çalışmanın, Orta Dünya’nın başlarında kratonların oluştuğu zamanın, bunların istikrarına yol açabilecek süreçlere benzersiz bir şekilde uygun olduğunu vurguladığını söyledi.

Remink, “Bunu gezegensel bir evrim meselesi olarak düşünebiliriz” dedi. “Kıtaların göreceli olarak erken ortaya çıkması, Dünya gibi bir gezegen yaratmak için ihtiyaç duyduğunuz temel bileşenlerden biri olabilir. Çünkü çok sıcak radyoaktif birikintiler yaratacak ve deniz seviyesine yakın yaşayan, gerçekten istikrarlı bir kıtasal kabuk bölgesi üreteceksiniz. Bu da yaşamın yayılması için harika bir ortam.”

Araştırmacılar, gerçek kaya bileşimlerine dayalı ışınımsal ısı verimliliğini değerlendirmek için, kratonların oluştuğu Archean dönemine ait yüzlerce kaya örneğindeki uranyum, toryum ve potasyum konsantrasyonlarını analiz etti. Kraton oluşumunun termal modellerini oluşturmak için bu değerleri kullandılar.

Smay, “Daha önce insanlar radyant ısı üretiminin zaman içinde değişmesinin etkilerini incelediler ve incelediler” dedi. “Ancak çalışmamız kaya kaynaklı ısı üretimini kıtaların ortaya çıkışı, tortu oluşumu ve kıta kabuğunun farklılaşmasıyla ilişkilendiriyor.”

Tipik olarak kıtaların iç kısımlarında bulunan kratonlar, Dünya üzerindeki en eski kayalardan bazılarını içerir, ancak bunların incelenmesi hala zordur. Tektonik olarak aktif bölgelerde dağ kuşağının oluşması, Dünya’nın derinliklerinde gömülü olan kayaları yüzeye çıkarabilir.

Ancak kratonların kökenleri yerin derinliklerinde ve erişilemez durumda kalıyor. Bilim insanları gelecekteki çalışmaların kratonların antik iç kısımlarını örneklemeyi ve belki de modellerini test etmek için çekirdek örnekleri delmeyi içereceğini söyledi.

Smay, “Uranyum ve toryumu yoğunlaştıran graniti eritip üreten bu metamorfik tortul kayaçlar, basınç ve sıcaklığı kaydeden kara kutu uçuş kayıt cihazları gibidir” dedi. “Bu arşivi açabilirsek, modelimizin kıta kabuğunun yolculuk yoluna ilişkin tahminlerini test edebiliriz.”

Referans: “Subaerial Weathering Stabilized Continents”, Jesse R. Remink ve Andrew J. Sami, 8 Mayıs 2024, doğa.
doi: 10.1038/s41586-024-07307-1

Penn State ve ABD Ulusal Bilim Vakfı bu çalışma için fon sağladı.