Pierwszy Kontynent

Skąd wzięła się ziemia, po której chodzimy? Jako ludzie mamy tendencję do traktowania ziemi jako coś oczywistego, mimo że nawet dzisiaj obejmuje ona tylko około jednej trzeciej powierzchni Ziemi. Co więcej, ziemia jest w dużej mierze dwuwymiarowa. Z wyjątkiem maleńkich, ryjących bestii, większość naszej aktywności odbywa się na powierzchni. Z drugiej strony ocean ma ogromny trzeci wymiar, w którym żyją różne rodzaje stworzeń. „Jakie niestosowne jest nazywanie tej planety Ziemią”, napisał kiedyś powieściopisarz science-fiction Arthur C. Clarke, „kiedy powinno się ją całkiem wyraźnie nazywać Oceanem”.

Tak czy inaczej, mamy naszą ziemię. I przyjmujemy za pewnik, że ta kraina zawsze istniała na Ziemi, choć w innej postaci, z innym klimatem i zamieszkana przez różne stworzenia.

Geologia mówi nam, że nawet tak nie było.

Żyjemy w czasach ziemi, ale był kiedyś czas, kiedy Ziemia nie miała ziemi. To, jak doszło do przejścia, pozostaje tajemnicą, ale patrząc na skład istniejących minerałów, możemy powiedzieć całkiem sporo o formowaniu się kontynentów.

Być może, cofając się wstecz, możemy poznać prawdę o pierwszym kontynencie w historii.

Ziemię, mówiąc geologicznie, można podzielić na cztery części. Jest warstwa powierzchniowa zwana skorupą. Gdyby Ziemia była jabłkiem, skorupa byłaby grubością jej skórki. Chodzimy po skorupie, która tworzy wszystkie kontynenty i dno morskie. Pod skorupą znajduje się warstwa znana jako płaszcz. Warstwa ta ma tysiące kilometrów głębokości i stanowi 84% objętości Ziemi. Rozumie się, że jest to ciało stałe, ale w geologicznej skali czasu zachowuje się jak bardzo lepka ciecz, trochę jak karmel. Poniżej znajduje się ciekły rdzeń zewnętrzny, a poniżej stała kula skały znana jako rdzeń wewnętrzny.

Kontynenty z definicji to duże masy lądu na skorupie ziemskiej oddzielone płynem takim jak woda. Zgodnie z tą definicją Ziemia jest jedyną znaną planetą, która ma kontynenty. Podczas gdy planety takie jak Mars mogły mieć w przeszłości podobne masy lądowe, ponieważ na Marsie nie ma wody w stanie ciekłym, Ziemia jest jedyną planetą z kontynentami.

W ubiegłym stuleciu Alfred Wegener zaproponował teorię dryfu kontynentów, zgodnie z którą Ziemia miała kiedyś zjednoczony kontynent, który dryfował w czasie, tworząc siedem kontynentów, które znamy dzisiaj. Teoria ta została dziś przyjęta jako fakt.

Jedno proste potwierdzenie teorii Wegenera można zobaczyć, badając podobieństwa w skamielinach na różnych dzisiejszych masach lądowych. Dla każdego, kto ma wątpliwości, zwróć uwagę, jak ładnie wschodnie wybrzeże Ameryki Południowej pokrywa się z zachodnim wybrzeżem Afryki.

Ziemia powstała 4,6 miliarda lat temu (czyli 4 600 000 000 lat!). Era od 4,6 do 4 miliardów lat temu nazywana jest Hadean Aeon, nazwana na cześć Hadesa, greckiego boga piekła. Naukowcy wcześniej wierzyli, że Ziemia powstała jako ognista kula i że z biegiem czasu zewnętrzna powierzchnia ostygła, tworząc ziemię, którą znamy dzisiaj. Jednak teraz wiemy, że Ziemia była pokryta wodą, zanim powstały pierwsze kontynenty.

Odkrycia tego dokonano dzięki minerałowi Cyrkon.

Kryształy cyrkonu, czyli ZrSiO4 mają szczególną właściwość. Raz uformowane pozostają, nawet jeśli ich macierzysta skała zostanie całkowicie zniszczona, są praktycznie niezniszczalne. Dodatkową zaletą jest to, że nie są one zbyt rzadkie.

Wiek tych minerałów można również łatwo ustalić, badając ich skład uranu i ołowiu. Kryształy cyrkonu zawierają atomy uranu i toru (oba najbardziej znane jako paliwa jądrowe). Jednak te same kryształy odrzucają atomy ołowiu, gdy się tworzą.

Z biegiem czasu niestabilny uran staje się ołowiem w wyniku rozpadu radioaktywnego – co oznacza, że ​​można zmierzyć stosunek uranu do ołowiu, aby dowiedzieć się, ile lat ma kryształ. Młody kryształ będzie miał wyższy udział uranu, podczas gdy w starszym stosunkowo wyższy udział uranu już zamieniłby się w ołów.

Bardziej istotny jest fakt, że kryształy cyrkonu ujawniają informacje o środowisku, w którym powstały. Można to wywnioskować na podstawie ich stosunków izotopów tlenu.

Tlen ma dwa stabilne izotopy: ¹⁸O i ¹⁶O. ¹⁸O, z dwoma atomami więcej, jest cięższy niż ¹⁶O.

Kiedy pada deszcz, cząsteczki wody składające się z ¹⁸O skraplają się łatwiej niż ich lżejsze odpowiedniki. A kiedy następuje parowanie, to cząsteczki ¹⁶O odchodzą jako pierwsze, pozostawiając cząsteczki ¹⁸O za sobą. Możemy więc całkiem rozsądnie założyć, że poziomy ¹⁶O w oceanach były wyższe w cieplejszych okresach, podczas gdy ¹⁸O dominowało w chłodniejszych, bardziej deszczowych okresach.

To właśnie w tych proporcjach atomy tlenu są wychwytywane w kryształach cyrkonu, tworząc kapsułę czasu lub migawkę składu chemicznego czasu. Patrząc na cyrkonie możemy stwierdzić, kiedy powstały i jaka była wówczas temperatura.

Dzięki tym informacjom możemy wywnioskować, jak dokładnie powstały te kryształy cyrkonu.

W płaszczu Ziemi stosunek izotopów tlenu wynosi zawsze około 5,3. Krótka uwaga: nie oznacza to, że ¹⁸O jest 5,3 razy więcej niż ¹⁶O. Oficjalna nazwa tej wartości to δ¹⁸O lub „delta-O-18”, gdzie „delta” oznacza „różnicę od wody oceanicznej”. Więc kiedy porównamy stosunek tutaj do stosunku w wodzie oceanicznej, różnica wynosi 5,3.

Jeśli wartość delta-O-18 mieści się w przedziale od 0 do 5,3, oznacza to, że przed zestaleniem się skały miała miejsce rozległa interakcja magmy z wodą o wysokiej temperaturze. (Oczywiście wartość delta-O-18 wody oceanicznej wynosi zero, ponieważ do tego porównujemy wszystko inne)

Jeśli delta-O-18 jest większa niż 5,3, oznacza to, że magma oddziaływała ze skałami na powierzchni ziemi , a nie z jej wodą. Te skały powierzchniowe wcześniej wchodziły w interakcję z deszczem lub wodą oceaniczną. Jak wspomniano wcześniej, woda deszczowa zawiera więcej cięższego ¹⁶O. Oznacza to, że skały też miałyby go więcej, a zakopane i przetopione w magmę zachowały tę wyższą wartość, która ostatecznie zostałaby przekazana cyrkoniom naszej kapsuły czasu podczas krystalizacji.

Najstarsze cyrkonie mają delta-O-18 około 7,4. Oznacza to, że woda musiała być obficie obecna na powierzchni Ziemi w epoce Hadeiku. Jak to możliwe? W końcu był to okres znany z piekielnego ognia i wulkanów.

Geolodzy zastanawiali się nad tym problemem i doszli do najbardziej prawdopodobnej odpowiedzi: woda prawdopodobnie została przywieziona na Ziemię z kosmosu. Era hadeańska była trudnym okresem dla powierzchni Ziemi, która była silnie bombardowana przez meteoryty z kosmosu. Wiemy o tym, ponieważ ląd na Księżycu pokazuje, że te uderzenia meteorytów były regularne aż do 3,5 miliarda lat temu: pozostałości tych ataków można dziś obserwować w postaci kraterów na Księżycu.

Jeśli powierzchnia Ziemi była prawie całkowicie pokryta wodą, jak powstały pierwsze stabilne jądra kontynentalne? Dlaczego żaden ląd, który się uformował, nie zatonął w magmie?

W nowym badaniu przeprowadzonym na początku tego roku naukowcy z trzech instytucji — Curtin University, Geological Survey of Western Australia i amerykańskiego University of Maryland — zebrali się, aby zbadać starożytną przeszłość lądu. Zrobili to, badając najstarszy odkryty ląd na świecie: australijski kraton Pilbara.

Kraton to stara i stabilna część kontynentu. Oznacza to, że pozostają niezłomnie na powierzchni od milionów lat. Kraton Pilbara jest jedną z kilku kontynentalnych pozostałości z epoki archaików, datowanych na 4,0 do 2,5 miliarda lat temu. Podążając śladami ery Hadei, było to mniej więcej w czasie, gdy tempo uderzeń meteorytów na Ziemię spadało.

Badając wiek cyrkonów w tamtejszych skałach i zawarte w nich wartości delta-O-18, naukowcy doszli do wniosku, że istniały trzy etapy formowania się tego kratonu. Poniżej znajduje się ciekawa analiza.

Cyrkonie z pierwszego etapu można podzielić na dwie grupy: te, których wartości delta-O-18 są zbliżone do wartości płaszcza, tuż pod skorupą ziemską; oraz tych, których skład tlenu wymaga bardzo płytkiego procesu. W drugim etapie delta-O-18 pasuje do płaszcza. I wreszcie cyrkonie z trzeciego etapu mają wartości delta-O-18 wymagające interakcji z materiałami powierzchniowymi.

Jak widać, wygląda na to, że cyrkonie powstały najpierw blisko powierzchni, a następnie zaczęły tworzyć się głębiej. Ale czy tak było naprawdę? Naukowcy, po zbadaniu różnych składów skał, sugerują coś innego.

Najpierw (myślą badacze) nastąpiła eksplozja meteorytu. Duży obiekt wbił się w wodną powierzchnię Ziemi — było to powszechne zjawisko w tamtych czasach, ale tym razem uderzenie spowodowało przedłużone wystawienie magmy na działanie gorącej wody, a przez „przedłużone” mam na myśli kilka milionów lat. Samo uderzenie utworzyłoby w pobliżu skały bogate w magnez, a nieco dalej skały bogate w żelazo. Tymczasem połączenie magmy i gorącej wody stworzyło warunki bardzo podobne do tych, jakie panują pod płaszczem: do tego stopnia, że ​​nawet proporcje izotopów tlenu były podobne.

W ciągu następnych stu milionów lat cięższe materiały zatopiły się w płaszczu, podczas gdy lżejsza magma wypłynęła na powierzchnię. Ta separacja pozwoliła lżejszej warstwie unieść się i utrzymać na powierzchni… ostatecznie tworząc „skorupę”, którą znamy dzisiaj.

Cyrkonie drugiego etapu pochodzą z okresu ustabilizowania się skorupy. Magma z płaszcza rozprzestrzenia się wokół podstawy skorupy, dlatego cyrkonie drugiego etapu mają przeważnie wartości delta-O-18 podobne do tych występujących w płaszczu.

Wreszcie, w trzecim etapie, cyrkonie mają proporcje powyżej płaszcza. Sugeruje to, że znad skorupy podstawowej znajdowało się sporo skał, które zostały włączone do magmy poniżej.

Kraton Pilbara opowiada ciekawą historię, ale ważniejsze jest to, że zgadzają się z tym inne kratony. Ten sam wzór, który zaobserwowano tutaj, jak mówią nam geolodzy, można rozpoznać również w innych kratonach. Zasadniczo oznacza to, że eksplozje meteorytów były odpowiedzialne za ustabilizowanie pierwszego lądu na Ziemi; że każdy kontynent należący do tej planety powstał dzięki gigantycznym kosmicznym skałom uderzającym w jej powierzchnię.

Rozumiemy meteory jako siłę destrukcyjną. Zawsze są przedstawiani jako katastrofa kończąca świat. Meteory powodują eksplozje; meteory zabiły dinozaury; meteoroid był powodem, dla którego wszyscy nie chcieli patrzeć w górę .

To spostrzeżenie jest częściowo prawdziwe, ale kratony mówią nam, że meteory to znacznie więcej. Jak każda naturalna siła, są zarówno twórcami, jak i niszczycielami; mogą zakłócić ziemię, do której jesteśmy przyzwyczajeni, ale zanim zaczniemy narzekać na meteory, powinniśmy pamiętać o jednym: być może to oni dali nam ziemię, na której żyjemy.

Płać mniej, aby nasze wydanie drukowane było tańsze! Więcej abonentów oznacza, że ​​możemy obniżyć koszty drukowania, dzięki czemu Snipette Analog będzie tańszy dla wszystkich. Więc jeśli chcesz przekazać niewielką kwotę pieniędzy, poczekamy, aż zbierzemy wystarczającą liczbę ofiar, a następnie rozpoczniemy drukowanie! Dowiedz się więcej i dodaj swoje zobowiązanie tutaj