Zirconii antici datează începutul tectonicii plăcilor în urmă cu 3,6 miliarde de ani – un eveniment critic pentru a face pământul ospitalier pentru viață

Zirconii examinați de echipa de cercetare, fotografiați cu catodoluminiscență, tehnică cu care echipa a putut vizualiza interiorul cristalelor cu un microscop electronic cu scanare special. Cercurile întunecate de pe zirconii sunt cavitățile lăsate de laser pentru analiza vârstei și chimiei zirconilor. Oamenii de știință, conduși de Michael Ackerson, geolog de cercetare la Muzeul Național de Istorie Naturală Smithsonian, oferă noi dovezi că tectonica modernă a plăcilor, o caracteristică a Pământului și capacitatea sa unică de a susține viața, a început cu aproximativ 3,6 miliarde de ani în urmă. Studiul, publicat pe 14 mai în revista Geochemical Perspective Letters, folosește zirconii, cele mai vechi minerale găsite vreodată pe Pământ, pentru a privi înapoi în trecutul antic al planetei. Echipa a testat mai mult de 3.500 de zirconi, fiecare cu doar câteva fire de păr umane, prin transmiterea lor cu un laser și apoi măsurarea compoziției lor chimice cu un spectrometru de masă. Aceste teste au relevat vârsta și chimia care stă la baza fiecărui zircon. Dintre miile testate, aproximativ 200 au fost eligibile pentru studiu din cauza miliardelor de ani de devastare pe care au suferit-o aceste minerale de la formarea lor. Credit foto: Michael Ackerson, Smithsonian

Cele mai vechi minerale de pe pământ datează de 3,6 miliarde de ani înainte de începerea tectonicii plăcilor

Zirconii antici din Jack Hills din Australia de Vest au stabilit data unui eveniment care a fost crucial pentru a face planeta ospitalieră pentru viață.

Oamenii de știință, conduși de Michael Ackerson, geolog de cercetare la Muzeul Național de Istorie Naturală Smithsonian, oferă noi dovezi că tectonica modernă a plăcilor, o caracteristică a Pământului și capacitatea sa unică de a susține viața, a început cu aproximativ 3,6 miliarde de ani în urmă.

Pământul este singura planetă cunoscută care găzduiește viață complexă, iar această capacitate se datorează în parte unei alte caracteristici care face planeta unică: tectonica plăcilor. Niciun alt corp planetar cunoscut științei nu are scoarța dinamică a pământului, care este împărțită în plăci continentale care se mișcă, se rup și se ciocnesc peste eoni. Tectonica plăcilor oferă o legătură între reactorul chimic interior al Pământului și suprafața acestuia, care a evoluat de pe planeta locuibilă de care se bucură astăzi oamenii, de la oxigenul din atmosferă la concentrațiile de dioxid de carbon care reglementează clima. Dar când și cum a început tectonica plăcilor a rămas un mister și a fost îngropată sub miliarde de ani de timp geologic.

Studiul a fost publicat în jurnal pe 14 mai 2021 Litere de perspective geochimicefolosește zirconii, cele mai vechi minerale găsite vreodată pe pământ, pentru a privi în urmă asupra trecutului antic al planetei.

Jack Hills din Australia de Vest

Jack Hills din Australia de Vest, unde au fost examinate zirconii studiați, au fost preluați din 15 roci de dimensiuni de grapefruit colectate de echipa de cercetare. Oamenii de știință, conduși de Michael Ackerson, geolog de cercetare la Muzeul Național de Istorie Naturală Smithsonian, oferă noi dovezi că tectonica modernă a plăcilor, o caracteristică a Pământului și capacitatea sa unică de a susține viața, a început cu aproximativ 3,6 miliarde de ani în urmă. Studiul, publicat pe 14 mai în revista Geochemical Perspective Letters, folosește zirconii, cele mai vechi minerale găsite vreodată pe Pământ, pentru a privi înapoi în trecutul antic al planetei. Credit foto: Dustin Trail, Universitatea din Rochester

Cele mai vechi zirconi din studiu, care provin de la Jack Hills din Australia de Vest, aveau o vechime de aproximativ 4,3 miliarde de ani – ceea ce înseamnă că aceste minerale aproape indestructibile s-au format atunci când pământul în sine era încă la început și avea doar aproximativ 200 de milioane de ani. Împreună cu alte zirconiuri antice care au apărut în Jack Hills și se întind pe cea mai timpurie istorie de pe pământ cu până la 3 miliarde de ani în urmă, aceste minerale oferă ceea ce cercetătorii se pot apropia într-o înregistrare chimică continuă a lumii naștere.

„Reconstituim modul în care pământul s-a schimbat de la o bilă topită de piatră și metal la ceea ce avem astăzi”, a spus Ackerson. „Niciuna dintre celelalte planete nu are continente sau oceane lichide sau viață. Într-un fel, încercăm să răspundem la întrebarea de ce pământul este unic și putem răspunde într-o oarecare măsură cu aceste zirconi. “

Pentru a privi miliarde de ani în trecutul Pământului, Ackerson și echipa de cercetare au colectat 15 pietre de mărimea grapefruitului din Jack Hills și le-au redus la cele mai mici componente ale acestora – minerale – prin măcinarea lor în nisip cu o mașină numită chipmunk. Din fericire, zirconii sunt foarte densi, ceea ce face relativ ușoară separarea lor de restul de nisip folosind o tehnică similară cu panningul pentru aur.

Felie lustruită de stâncă colectată din Jack Hills din Australia de Vest

O felie de piatră subțire, lustruită, originară din Jack Hills din Australia de Vest. Folosind un microscop special echipat cu o lentilă polarizantă, echipa de cercetare a reușit să examineze complexa structură internă a cuarțului care alcătuiește roca, inclusiv caracteristici unice care le permiteau să vadă zirconii antici (mineral magenta în centrul roșu). conturat) pentru a identifica inserția din fotografia din dreapta). Oamenii de știință, conduși de Michael Ackerson, geolog de cercetare la Muzeul Național de Istorie Naturală Smithsonian, oferă noi dovezi că tectonica modernă a plăcilor, o caracteristică a Pământului și capacitatea sa unică de a susține viața, a început cu aproximativ 3,6 miliarde de ani în urmă. Studiul, publicat pe 14 mai în revista Geochemical Perspective Letters, folosește zirconii, cele mai vechi minerale găsite vreodată pe Pământ, pentru a privi înapoi în trecutul antic al planetei. Pentru a privi miliarde de ani în trecutul Pământului, Ackerson și echipa de cercetare au colectat 15 pietre de mărimea grapefruitului din Jack Hills și le-au redus la cele mai mici componente ale acestora – minerale – prin măcinarea lor în nisip cu o mașină numită chipmunk. Din fericire, zirconii sunt foarte densi, ceea ce face relativ ușoară separarea lor de restul de nisip folosind o tehnică similară cu panningul pentru aur. Credit foto: Michael Ackerson, Smithsonian

Echipa a testat mai mult de 3.500 de zirconi, fiecare cu doar câteva fire de păr umane, prin transmiterea lor cu un laser și apoi măsurarea compoziției lor chimice cu un spectrometru de masă. Aceste teste au relevat vârsta și chimia care stă la baza fiecărui zircon. Dintre miile testate, aproximativ 200 au fost eligibile pentru studiu din cauza miliardelor de ani de devastare pe care au suferit-o aceste minerale de la formarea lor.

„Descoperirea secretelor acestor minerale nu este o sarcină ușoară”, a spus Ackerson. „Am analizat mii din aceste cristale pentru a obține o mână de puncte de date utile, dar fiecare eșantion are potențialul de a ne spune ceva complet nou și de a ne remodela înțelegerea originilor planetei noastre”.

Vârsta unui zircon poate fi determinată cu mare precizie, deoarece fiecare conține uraniu. Faimoasa natură radioactivă a uraniului și rata de decădere bine cuantificată permit oamenilor de știință să realizeze inginerie inversă de cât timp a existat mineralul.

Conținutul de aluminiu al fiecărui zircon a fost, de asemenea, de interes pentru echipa de cercetare. Testele pe zirconia modernă arată că zirconia cu aluminiu ridicat poate fi realizată doar într-un număr limitat de moduri, permițând cercetătorilor să folosească prezența aluminiului pentru a deduce ceea ce s-ar fi putut întâmpla din punct de vedere geologic în momentul formării zirconului.

După analizarea rezultatelor a sute de zirconii benefice dintre miile testate, Ackerson și coautorii săi au constatat o creștere semnificativă a concentrațiilor de aluminiu în urmă cu aproximativ 3,6 miliarde de ani.

„Această schimbare a compoziției marchează probabil începutul tectonicii în plăci în stil modern și ar putea semnaliza apariția vieții pe Pământ”, a spus Ackerson. “Dar trebuie să facem mult mai multe cercetări pentru a determina legăturile dintre această schimbare geologică și originile vieții.”

Linia de inferență care leagă zirconii cu conținut ridicat de aluminiu la apariția crustei dinamice cu tectonica de plăci este următoarea: Una dintre puținele modalități pe care se poate forma zirconiu cu conținut ridicat de aluminiu este de a topi roci mai adânc sub suprafața pământului.

„Este foarte dificil să introduci aluminiu în zircon din cauza legăturilor sale chimice”, a spus Ackerson. “Trebuie să aibă condiții geologice destul de extreme.”

Ackerson susține că acest semn că rocile se topeau mai adânc sub suprafața pământului a făcut ca scoarța planetei să se îngroașe și să se răcească și că această îngroșare a scoarței terestre a fost un semn al tranziției la tectonica modernă a plăcilor în Era în curs.

Cercetările anterioare privind gneisul Acasta, vechi de 4 miliarde de ani, din nordul Canadei, sugerează, de asemenea, că scoarța terestră se îngroașă și rocile se topesc mai adânc pe planetă.

„Rezultatele Acasta Gneiss ne oferă mai multă încredere în interpretarea noastră despre Zirconii Jack Hills”, a spus Ackerson. „Astăzi aceste locuri sunt separate de mii de kilometri, dar ne spun o poveste destul de consecventă că ceva semnificativ la nivel global s-a întâmplat cu aproximativ 3,6 miliarde de ani în urmă”.

Această lucrare face parte din noua inițiativă a muzeului numită Planeta noastră unică, un parteneriat public-privat care susține cercetarea unor dintre cele mai durabile și semnificative întrebări despre ceea ce face pământul atât de special. Alte cercetări vor examina sursa oceanelor lichide ale Pământului și modul în care mineralele ar fi putut ajuta la declanșarea vieții.

Ackerson speră să urmărească aceste rezultate căutând în vechile zirconii Jack Hills urme de viață și examinând alte formațiuni stâncoase extrem de vechi pentru a vedea dacă și ele prezintă semne de îngroșare a scoarței terestre în urmă cu aproximativ 3,6 miliarde de ani.

Referință: „Formarea magmelor și efectelor crustale Peraluminous pe Pământul timpuriu” de MR Ackerson, D. Trail și J. Buettner, 14 mai 2021, Litere de perspective geochimice.
DOI: 10.7185 / Geochemlet.2114

Finanțarea și sprijinul pentru această cercetare au fost furnizate de Smithsonian și Administrația Națională de Aeronautică și Spațiu (NASA).

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Inginerii dezvoltă o nouă tehnologie de tratare a apei care ar putea ajuta și exploratorii Marte

Un catalizator care distruge percloratul din apă poate curăța solul marțian. O echipă condusă de ingineri de la Universitatea din California Riverside a dezvoltat un...

Dezechilibrul energetic al Pământului s-a dublat

Faceți clic pe imaginea pentru a anima: Comparația estimărilor anuale suprapuse la intervale de 6 luni ale fluxului anual net de energie în atmosfera...

Modul în care celulele folosesc „pungile pentru gunoi” pentru a-și transporta deșeurile de reciclare

Descoperirile pot avea implicații importante pentru înțelegerea bolilor legate de vârstă. Oamenii de știință de la Sanford Burnham Prebys au obținut o perspectivă mai profundă...

Cercetătorii iau distribuția cheii cuantice din laborator

Dovezile pe teren arată că simpla funcționare a sistemului DCC cu rețeaua de telecomunicații existentă în Italia. Într-un nou studiu, cercetătorii au demonstrat un sistem...

Știința simplificată: ce sunt rețelele cuantice?

din Departamentul Energiei din SUA 17 iunie 2021 Părțile interesate din guvern, laboratoare naționale, universități și industrie s-au alăturat DOE Internet Quantum Project Workshop pentru a...

Newsletter

Subscribe to stay updated.