Większość ludzi wie, że masy lądowe, na których wszyscy żyjemy, stanowią tylko 30% powierzchni Ziemi, a resztę pokrywają oceany.
Powstanie kontynentów było kluczowym momentem w historii życia na Ziemi, nie tylko dlatego, że są one skromnym miejscem zamieszkania większości ludzi. Jednak nadal nie jest jasne, kiedy te masy kontynentalne pojawiły się na Ziemi i jakie procesy tektoniczne je zbudowały.
Nasze badania, opublikowane w Proceedings of the National Academy of Sciences Piasek, który stworzył te skały, uformowałby jedne z pierwszych na świecie plaż.
Wnioskujemy, że pierwsze główne kontynenty posuwały się ponad poziom morza około 3 mld lat temu - znacznie wcześniej niż 2,5 mld lat szacowane przez poprzednie badania.
Plaża sprzed 3 miliardów lat
Kiedy kontynenty wznoszą się ponad oceany, zaczynają ulegać erozji. Wiatr i deszcz rozbijają skały na ziarna piasku, które są przenoszone w dół rzeki i gromadzą się wzdłuż wybrzeża, tworząc plaże.
Procesy te, które możemy dziś obserwować w akcji podczas wycieczki na plażę, działają od miliardów lat. Badając zapis skalny w poszukiwaniu śladów starożytnych osadów plażowych, geolodzy mogą badać epizody tworzenia się kontynentów, które miały miejsce w odległej przeszłości.
Kraton Singhbhum, starożytny kawałek skorupy kontynentalnej, który stanowi wschodnią część subkontynentu indyjskiego, zawiera kilka starożytnych formacji piaskowca. Warstwy te zostały pierwotnie utworzone z piasku osadzonego na plażach, ujściach rzek i rzek, który został następnie zakopany i skompresowany w skałę.
Wiek tych złóż określamy badając mikroskopijne ziarna minerału zwanego cyrkonem, który jest zachowany w tych piaskowcach.
Minerał ten zawiera niewielkie ilości uranu, który bardzo powoli zamienia się w ołów w wyniku rozpadu promieniotwórczego. Dzięki temu możemy oszacować wiek tych ziaren cyrkonu, stosując technikę zwaną datowaniem uranowo-ołowiowym, która nadaje się do datowania bardzo starych skał.
Ziarna cyrkonu ujawniają, że piaskowce Singhbhum zostały zdeponowane około 3 miliardów lat temu, co czyni je jednymi z najstarszych złóż plażowych na świecie. Sugeruje to również, że kontynentalna masa lądowa powstała na terenie dzisiejszych Indii co najmniej 3 miliardy lat temu.
Co ciekawe, skały osadowe w zbliżonym wieku występują również w najstarszych kraterach Australii (kratery Pilbara i Yilgarn) oraz Afryki Południowej (krater Kaapvaal), co sugeruje, że w tym czasie mogło powstać na kuli ziemskiej kilka kontynentalnych mas lądowych.
Podkreślenie
Jak skaliste kontynenty zdołały wznieść się ponad oceany? Jedną z unikalnych cech kontynentów jest ich gruba, wyporna skorupa, która pozwala im unosić się na powierzchni płaszcza Ziemi, jak korek w wodzie.
Podobnie jak góry lodowe, wierzchołki kontynentów o grubej skorupie (zwykle o grubości ponad 45 km lub około 28 mil) wystają ponad wodę, podczas gdy bloki kontynentalne o skorupie cieńszej niż około 40 km pozostają zanurzone.
Jeśli zatem tajemnica powstania kontynentów wynika z ich grubości, musimy zrozumieć, jak i dlaczego zaczęły się one zagęszczać.
Większość starożytnych kontynentów, w tym Kraton Singhbhum, zbudowana jest z granitów, które powstały w wyniku stopienia wcześniej istniejących skał u podstawy skorupy ziemskiej.
W naszych badaniach stwierdziliśmy, że granity w Kratonie Singhbhum formowały się na coraz większych głębokościach między około 3,5 mld a 3 mld lat temu, co sugeruje, że skorupa stawała się grubsza w tym oknie czasowym.
Ponieważ granity są jednym z najmniej gęstych typów skał, starożytna skorupa Kratonu Singhbhum stawała się stopniowo coraz bardziej wyporna, w miarę jak stawała się coraz grubsza. Szacujemy, że około 3 miliardy lat temu skorupa kontynentalna Kratonu Singhbhum urosła do grubości około 50 km, co sprawiło, że stała się wystarczająco wyporna, by zacząć wznosić się ponad poziom morza.
Powstanie kontynentów miało głęboki wpływ na klimat, atmosferę i oceany wczesnej Ziemi.
Erozja tych kontynentów dostarczyła chemicznych składników odżywczych do środowisk przybrzeżnych, w których kwitło prymitywne życie fotosyntetyczne, co doprowadziło do boomu w produkcji tlenu i ostatecznie pomogło w stworzeniu bogatej w tlen atmosfery, w której się dziś rozwijamy.
Erozja pierwszych kontynentów mogła również pomóc w sekwestracji dwutlenku węgla z atmosfery, prowadząc do globalnego ochłodzenia wczesnej Ziemi. W rzeczywistości pierwsze osady lodowcowe pojawiają się w zapisie geologicznym około 3 miliardów lat temu, wkrótce po tym, jak pierwsze kontynenty wyłoniły się z oceanów.
- Płaszcz Ziemi mógł się znacznie rozszerzyć 3 miliardy lat temu
- Odkrycie wskazuje, że wczesna Ziemia była całkowicie "zalana wodą
- Podocean księżyca Europa jest słony - i to jest dobra wiadomość dla życia
- Czarne dziury czają się na naszym kosmicznym podwórku
- Mars mógł być pokryty lodem, pokazuje nowe badanie