Die Studie liefert klarere neue Beweise für frühe tektonische Plattenbewegungen und das Umdrehen geomagnetischer Pole.

Neue Forschungsergebnisse, die Teile des ältesten Gesteins des Planeten analysieren, liefern einige der bisher stärksten Beweise dafür, dass die Erdkruste vor mindestens 3,25 Milliarden Jahren auf ähnliche Weise wie die moderne Plattentektonik gedrückt und gezogen wurde. Die Studie liefert auch den ersten Beweis für den Zeitpunkt des Austauschs der magnetischen Nord- und Südpole des Planeten.

Beide Ergebnisse liefern Hinweise darauf, wie diese geologischen Veränderungen zu einer günstigeren Umgebung für die Entwicklung des Lebens auf diesem Planeten geführt haben.

Die beschriebene Arbeit in PNAS Unter der Leitung der Harvard-Geologen Alec Brenner und Roger Foo konzentrierten sie sich auf einen Teil des Pilbara-Kratons in Westaustralien, einem der ältesten und stabilsten Teile der Erdkruste. Mit neuen Techniken und Geräten zeigten die Forscher, dass sich einige der ältesten Oberflächen der Erde alle eine Million Jahre mit einer Geschwindigkeit von 6,1 cm pro Jahr und 0,55 Grad bewegten.

Diese Geschwindigkeit ist mehr als doppelt so hoch wie die Bewegungsgeschwindigkeit der alten Kruste in A Vorheriges Studium von denselben Forschern. Sowohl Geschwindigkeit als auch Richtung dieser Querdrift weichen ab tektonischen Platten Als die logischsten und mächtigsten Erklärungen dafür.

„Es gibt viele Arbeiten, die darauf hinzudeuten scheinen, dass die Plattentektonik zu Beginn der Erdgeschichte eigentlich nicht die vorherrschende Art und Weise war, wie die interne Wärme des Planeten freigesetzt wird, wie es heute durch Plattenwechsel der Fall ist“, sagte Brenner, Ph.D. . Kandidat an der Graduate School of Arts and Sciences und Mitglied des Paläomagnetik-Labors der Harvard University. „Diese Beweise ermöglichen es uns, Erklärungen ohne Plattentektonik sicherer auszuschließen.“

So können Forscher nun beispielsweise gegen ein Phänomen namens „echter Polarspaziergangund „stagnierende Decktektonik“, die dazu führen kann, dass sich die Erdoberfläche bewegt, aber nicht Teil der jüngsten plattentektonischen Bewegung ist. Die Ergebnisse neigen eher zu plattentektonischer Bewegung, da die neu entdeckte höhere Geschwindigkeitsrate nicht mit Aspekten der anderen beiden Prozesse vereinbar ist .

In dem Papier beschrieben die Wissenschaftler auch den vermutlich ältesten Beweis dafür, dass die Erde ihre geomagnetischen Felder umkehrte, was bedeutet, dass die magnetischen Nord- und Südpole umgedreht wurden. Diese Art von Flip-Flops ist auf dem Planeten Erde weit verbreitet geologische Geschichte Da sich der Pol in den letzten 83 Millionen Jahren 183 Mal und in den letzten 160 Millionen Jahren möglicherweise mehrere hundert Mal umgedreht hat, Laut NASA.

Die Umkehrung sagt viel über das Magnetfeld des Planeten vor 3,2 Milliarden Jahren aus. Der Schlüssel unter diesen Effekten ist das Magnetfeld Es ist wahrscheinlich stabil und stark genug, um zu verhindern, dass der Sonnenwind die Atmosphäre erodiert. Diese Erkenntnisse geben zusammen mit Erkenntnissen zur Plattentektonik Hinweise auf die Bedingungen, unter denen sich die ersten Lebensformen entwickelten.

„Sie malt dieses frühe Bild Boden Das sei bereits geodynamisch ausgereift, sagte Brenner. „Es hatte viele der gleichen Arten von dynamischen Prozessen, die zu einer Erde mit grundlegend stabileren Umwelt- und Oberflächenbedingungen führen, die das Leben für die Entwicklung und Weiterentwicklung zugänglicher machen.“

Heute besteht die äußere Erdkruste aus etwa 15 sich bewegenden Krustenmassen oder Platten, die die Kontinente und Ozeane des Planeten halten. Über Äonen drifteten die Platten aufeinander zu und voneinander weg, bildeten neue Kontinente und Berge und setzten neue Gesteine ​​der Atmosphäre aus, was chemische Reaktionen auslöste, die die Oberflächentemperatur der Erde über Milliarden von Jahren stabilisierten.

Es ist schwer, Beweise dafür zu bekommen, wann tektonische Platten begannen, weil die ältesten Teile der Erdkruste in den inneren Mantel gedrückt werden und nie auftauchen. Nur 5 Prozent aller Gesteine ​​auf der Erde sind über 2,5 Milliarden Jahre alt, und kein Gestein ist älter als etwa 4 Milliarden Jahre.

Insgesamt trägt die Studie zu der wachsenden Forschung bei, dass tektonische Bewegungen relativ früh in der 4,5-Milliarden-jährigen Erdgeschichte auftraten und dass frühe Lebensformen in einer gemäßigteren Umgebung entstanden. Die Projektmitglieder besuchten 2018 erneut den Pilbara-Kraton, der sich über etwa 300 Meilen erstreckt. Sie gruben dort in die dicke, primitive Krustenplatte, um Proben zu sammeln, die in Cambridge auf ihre magnetische Geschichte analysiert wurden.

Unter Verwendung von Magnetometern, Entmagnetisierungsgeräten und einem Quantendiamantmikroskop – das die Magnetfelder einer Probe visualisiert und die Art magnetisierter Partikel genau bestimmt – entwickelten die Forscher eine Reihe neuer Techniken, um das Alter und die Art und Weise zu bestimmen, wie Proben magnetisiert wurden. Auf diese Weise können die Forscher bestimmen, wie, wann und in welche Richtung sich die Kruste verschiebt, sowie den magnetischen Antrieb durch die Magnetpole der Erde.

Das Quantendiamantmikroskop wurde in Zusammenarbeit mit Harvard-Forschern der Departments of Earth and Planetary Sciences (EPS) und Physics entwickelt.

Für zukünftige Studien planen Fu und Brenner, sich weiterhin auf den Pilbara-Kraton zu konzentrieren und gleichzeitig nach anderen alten Krebstieren auf der ganzen Welt zu suchen. Sie hoffen, uralte Beweise für eine moderne Plattenbewegung zu finden und als sich die magnetischen Pole der Erde umdrehten.

„Schließlich eröffnet die Fähigkeit, diese sehr alten Gesteine ​​​​zuverlässig zu lesen, viele Möglichkeiten, einen Zeitraum zu beobachten, der oft mehr durch Theorie als durch harte Daten bekannt ist“, sagte Fu, EPS-Professor am College of Arts and Sciences. „Letztendlich haben wir gute Chancen, nicht nur wieder aufzubauen, wann sich die tektonischen Platten zu bewegen begannen, sondern auch, wie sich ihre Bewegungen – und damit die inneren Prozesse der tiefen Erde, die sie vorantreiben – im Laufe der Zeit verändert haben.“