Studie biedt duidelijker nieuw bewijs van vroege tektonische plaatbeweging, omdraaiende geomagnetische polen

Nieuw onderzoek dat stukken van de oudste rotsen van de planeet analyseert, voegt een van de sterkste bewijzen tot nu toe toe dat de aardkorst minstens 3,25 miljard jaar geleden duwde en trok op een manier die vergelijkbaar is met moderne platentektoniek. De studie levert ook het eerste bewijs van de timing van de uitwisseling van de magnetische noord- en zuidpolen van de planeet.

Beide resultaten geven aanwijzingen hoe deze geologische veranderingen hebben geleid tot een omgeving die gunstiger is voor de ontwikkeling van leven op deze planeet.

Het werk beschreven in PNAS Onder leiding van Harvard-geologen Alec Brenner en Roger Foo richtten ze zich op een deel van de Pilbara Craton in West-Australië, een van de oudste en meest stabiele stukken aardkorst. Met behulp van nieuwe technieken en apparatuur toonden de onderzoekers aan dat sommige van de oudste oppervlakken van de aarde met een snelheid van 6,1 cm per jaar en 0,55 graden per miljoen jaar bewogen.

Deze snelheid is meer dan twee keer de bewegingssnelheid van de oude korst in A Vorige studie door dezelfde onderzoekers. Zowel de snelheid als de richting van deze transversale drift vertrekken tektonische platen Als de meest logische en krachtigste verklaringen ervoor.

“Er is veel werk dat erop lijkt aan te geven dat platentektoniek in het begin van de geschiedenis van de aarde niet echt de dominante manier was waarop de interne warmte van de planeet wordt vrijgegeven zoals het nu is door plaatverandering”, zei Brenner, Ph.D. . Kandidaat in de Graduate School of Arts and Sciences en lid van het Paleomagnetisch Laboratorium van Harvard University. “Dit bewijs stelt ons in staat om met meer vertrouwen verklaringen uit te sluiten die geen platentektoniek omvatten.”

Onderzoekers kunnen nu bijvoorbeeld argumenteren tegen een fenomeen genaamd “echte poolwandelingen ‘stilstaande dekkingstektoniek’, die ervoor kan zorgen dat het aardoppervlak beweegt, maar geen deel uitmaakt van recente plaattektonische beweging.De resultaten neigen meer naar plaattektonische beweging omdat de nieuw ontdekte hogere snelheid onverenigbaar is met aspecten van de andere twee processen .

In de krant beschreven de wetenschappers ook wat wordt beschouwd als het oudste bewijs dat de aarde zijn aardmagnetische velden heeft omgekeerd, wat betekent dat de magnetische noord- en zuidpool omgedraaid zijn. Dit type flip-flop komt veel voor op planeet Aarde geologische geschiedenis Met de pool 183 keer omgedraaid in de afgelopen 83 miljoen jaar en mogelijk enkele honderden keren in de afgelopen 160 miljoen jaar, Volgens NASA.

De omkering vertelt veel over het magnetische veld van de planeet 3,2 miljard jaar geleden. De sleutel van deze effecten is dat: magnetisch veld Het is waarschijnlijk stabiel en sterk genoeg om te voorkomen dat de zonnewind de atmosfeer erodeert. Dit inzicht, samen met bevindingen over platentektoniek, geeft aanwijzingen voor de omstandigheden waaronder de eerste levensvormen evolueerden.

“Ze schildert dit vroege beeld” Aarde Dat was geodynamisch al volwassen, zei Brenner. “Het had veel van dezelfde soorten dynamische processen die leidden tot een aarde met fundamenteel stabielere omgevings- en oppervlakteomstandigheden, die het leven meer vatbaar maken voor evolueren en evolueren.”

Tegenwoordig bestaat de buitenste korst van de aarde uit ongeveer 15 bewegende massa’s korst, of platen, die de continenten en oceanen van de planeet vasthouden. Gedurende eeuwen dreven de platen naar elkaar toe en van elkaar af, vormden nieuwe continenten en bergen en stelden nieuwe rotsen bloot aan de atmosfeer, wat leidde tot chemische reacties die de oppervlaktetemperatuur van de aarde gedurende miljarden jaren stabiliseerden.

Het is moeilijk om bewijs te krijgen van wanneer tektonische platen begonnen, omdat de oudste stukken van de aardkorst in de binnenmantel worden geduwd en nooit verschijnen. Slechts 5 procent van alle gesteenten op aarde is meer dan 2,5 miljard jaar oud en geen gesteente is ouder dan ongeveer 4 miljard jaar.

Al met al draagt ​​de studie bij aan het groeiende onderzoek dat tektonische bewegingen relatief vroeg in de 4,5 miljard jaar oude geschiedenis van de aarde plaatsvonden en dat vroege levensvormen ontstonden in een meer gematigde omgeving. Projectleden bezochten de Pilbara Craton in 2018 opnieuw, die ongeveer 300 mijl lang is. Ze groeven daar in de dikke, primitieve plak korst om monsters te verzamelen die in Cambridge werden geanalyseerd op hun magnetische geschiedenis.

Met behulp van magnetometers, demagnetiseringsapparatuur en een kwantumdiamantmicroscoop – die de magnetische velden van een monster visualiseert en nauwkeurig de aard van gemagnetiseerde deeltjes bepaalt – bedachten de onderzoekers een reeks nieuwe technieken om de leeftijd te bepalen en de manier waarop monsters werden gemagnetiseerd. Hierdoor kunnen onderzoekers bepalen hoe, wanneer en in welke richting de korst verschuift, evenals magnetische kracht van de magnetische polen van de aarde.

De kwantumdiamantmicroscoop is ontwikkeld in samenwerking met Harvard-onderzoekers van de departementen Earth and Planetary Sciences (EPS) en Physics.

Voor toekomstige studies zijn Fu en Brenner van plan om hun focus op de Pilbara Craton te houden, terwijl ze ook op zoek gaan naar andere oude schaaldieren over de hele wereld. Ze hopen oud bewijs te vinden van modern-achtige plaatbeweging en wanneer de magnetische polen van de aarde omgedraaid zijn.

“Ten slotte biedt het betrouwbaar kunnen lezen van deze zeer oude rotsen veel mogelijkheden voor het observeren van een tijdsperiode die vaak meer bekend is door de theorie dan door harde gegevens”, zei Fu, een EPS-professor aan het College of Arts and Sciences. “Uiteindelijk hebben we een goede kans om niet alleen te herbouwen toen de tektonische platen begonnen te bewegen, maar ook hoe hun bewegingen – en dus de interne processen van de diepe aarde die hen duwen – in de loop van de tijd veranderden.”