Badania dostarczają jaśniejszych nowych dowodów na ruchy wczesnych płyt tektonicznych, odwracając bieguny geomagnetyczne.

Nowe badania analizujące fragmenty najstarszych skał planety dostarczają jednych z najsilniejszych dowodów na to, że skorupa ziemska pchała i ciągnęła w sposób podobny do współczesnej tektoniki płyt co najmniej 3,25 miliarda lat temu. Badanie dostarcza również pierwszych dowodów na czas wymiany biegunów magnetycznych, północnego i południowego.

Oba wyniki dostarczają wskazówek, w jaki sposób te zmiany geologiczne doprowadziły do ​​powstania środowiska bardziej sprzyjającego rozwojowi życia na tej planecie.

Praca opisana w PNAS Kierowani przez geologów z Harvardu Aleca Brennera i Rogera Foo, skupili się na części kratonu Pilbara w zachodniej Australii, jednego z najstarszych i najbardziej stabilnych fragmentów skorupy ziemskiej. Korzystając z nowych technik i sprzętu, naukowcy wykazali, że niektóre z najstarszych powierzchni Ziemi poruszały się z prędkością 6,1 cm na rok i 0,55 stopnia na milion lat.

Ta prędkość jest ponad dwukrotnie większa niż prędkość ruchu starożytnej skorupy w A Poprzednie badanie przez tych samych badaczy. Zarówno prędkość, jak i kierunek tego poprzecznego dryfu odchodzą płyty tektoniczne Jako najbardziej logiczne i najpotężniejsze wyjaśnienie tego.

„Istnieje wiele prac, które wydają się wskazywać, że tektonika płyt na początku historii Ziemi nie była w rzeczywistości dominującym sposobem, w jaki wewnętrzne ciepło planety jest uwalniane tak, jak ma to miejsce dzisiaj, poprzez zmianę płyt” – powiedział dr Brenner. . Kandydatka Graduate School of Arts and Sciences oraz członek Laboratorium Paleomagnetycznego Uniwersytetu Harvarda. „Ten dowód pozwala nam z większą pewnością wykluczyć wyjaśnienia, które nie dotyczą tektoniki płyt”.

Na przykład naukowcy mogą teraz polemizować ze zjawiskiem zwanym „prawdziwy spacer polarnyi „zastałą tektonikę pokrywy”, która może powodować ruch powierzchni Ziemi, ale nie jest częścią niedawnego ruchu tektonicznego płyt. Wyniki skłaniają się bardziej w kierunku ruchu tektonicznego płyt, ponieważ nowo odkryta wyższa prędkość jest niekompatybilna z aspektami pozostałych dwóch procesów .

W artykule naukowcy opisali również to, co uważa się za najstarszy dowód na to, że Ziemia odwróciła swoje pola geomagnetyczne, co oznacza, że ​​magnetyczne bieguny północne i południowe odwróciły się. Ten rodzaj klapek jest powszechny na planecie Ziemia historia geologiczna Z biegunem cofniętym 183 razy w ciągu ostatnich 83 milionów lat i prawdopodobnie kilkaset razy w ciągu ostatnich 160 milionów lat, Według NASA.

Odwrócenie wiele mówi o polu magnetycznym planety 3,2 miliarda lat temu. Kluczem wśród tych efektów jest to, że pole magnetyczne Prawdopodobnie będzie stabilny i wystarczająco silny, aby zapobiec erozji atmosfery przez wiatr słoneczny. Ten wgląd, wraz z odkryciami dotyczącymi tektoniki płyt, dostarcza wskazówek dotyczących warunków, w jakich ewoluowały pierwsze formy życia.

„Ona maluje ten wczesny obraz Ziemia To było już geodynamicznie dojrzałe, powiedział Brenner. „Miało wiele tego samego rodzaju dynamicznych procesów, które prowadzą do Ziemi z zasadniczo bardziej stabilnymi warunkami środowiskowymi i powierzchniowymi, co sprawia, że ​​życie jest bardziej podatne na ewolucję i ewolucję”.

Dziś zewnętrzna skorupa Ziemi składa się z około 15 poruszających się mas skorupy lub płyt, które zawierają kontynenty i oceany planety. Przez eony płyty dryfowały ku sobie i oddalały się od siebie, tworząc nowe kontynenty i góry oraz odsłaniając nowe skały do ​​atmosfery, wywołując reakcje chemiczne, które ustabilizowały temperaturę powierzchni Ziemi przez miliardy lat.

Trudno jest znaleźć dowody na to, kiedy zaczęły się płyty tektoniczne, ponieważ najstarsze fragmenty skorupy ziemskiej są wepchnięte do wewnętrznego płaszcza i nigdy się nie pojawiają. Tylko 5 procent wszystkich skał na Ziemi ma ponad 2,5 miliarda lat, a żadna skała nie jest starsza niż około 4 miliardy lat.

Ogólnie rzecz biorąc, badanie dodaje do rosnącej liczby badań, że ruch tektoniczny wystąpił stosunkowo wcześnie w 4,5 miliardowej historii Ziemi i że wczesne formy życia powstały w bardziej umiarkowanym środowisku. Członkowie projektu ponownie odwiedzili kraton Pilbara w 2018 roku, który rozciąga się na około 300 mil. Wkopali się w grubą, prymitywną płytę skorupy, aby zebrać próbki, które zostały przeanalizowane w Cambridge pod kątem ich magnetycznej historii.

Korzystając z magnetometrów, sprzętu do demagnetyzacji i mikroskopu z diamentem kwantowym — który wizualizuje pola magnetyczne próbki i dokładnie określa naturę namagnesowanych cząstek — naukowcy opracowali szereg nowych technik określania wieku i sposobu namagnesowania próbek. Pozwala to naukowcom określić, jak, kiedy i w jakim kierunku przesuwa się skorupa, a także siły magnetyczne z biegunów magnetycznych Ziemi.

Mikroskop z diamentem kwantowym został opracowany we współpracy z naukowcami z Harvardu z Wydziałów Nauk o Ziemi i Planetarnych (EPS) oraz Fizyki.

Na potrzeby przyszłych badań Fu i Brenner planują nadal koncentrować się na kratonie Pilbara, jednocześnie poszukując innych starożytnych skorupiaków na całym świecie. Mają nadzieję, że uda im się znaleźć starożytne dowody na ruch płyt podobny do współczesnego oraz przewracanie się biegunów magnetycznych Ziemi.

„Wreszcie, możliwość wiarygodnego odczytania tych bardzo starożytnych skał otwiera wiele możliwości obserwacji okresu, który jest często znany bardziej z teorii niż z twardych danych” – powiedział Fu, profesor EPS w College of Arts and Sciences. „Ostatecznie mamy duże szanse na odbudowę nie tylko wtedy, gdy płyty tektoniczne zaczęły się poruszać, ale także jak ich ruchy – a tym samym wewnętrzne procesy głębokiej Ziemi, które je popychają – zmieniły się w czasie”.