Η μελέτη παρέχει σαφέστερα νέα στοιχεία για την κίνηση των πρώιμων τεκτονικών πλακών, την ανατροπή των γεωμαγνητικών πόλων.

Νέα έρευνα που αναλύει κομμάτια των παλαιότερων πετρωμάτων του πλανήτη προσθέτει μερικές από τις ισχυρότερες ενδείξεις μέχρι τώρα ότι ο φλοιός της Γης ωθούσε και έλκονταν με τρόπο παρόμοιο με τους σύγχρονους τεκτονικούς πλακών πριν από τουλάχιστον 3,25 δισεκατομμύρια χρόνια. Η μελέτη παρέχει επίσης τις πρώτες ενδείξεις για το χρονοδιάγραμμα της εναλλαγής του βόρειου και του νότιου μαγνητικού πόλου του πλανήτη.

Και τα δύο αποτελέσματα παρέχουν ενδείξεις για το πώς αυτές οι γεωλογικές αλλαγές έχουν οδηγήσει σε ένα περιβάλλον πιο ευνοϊκό για την ανάπτυξη της ζωής σε αυτόν τον πλανήτη.

Το έργο που περιγράφεται στο PNAS Με επικεφαλής τους γεωλόγους του Χάρβαρντ, Άλεκ Μπρένερ και Ρότζερ Φου, εστίασαν σε ένα τμήμα του Πιλμπάρα Κράτον στη Δυτική Αυστραλία, ένα από τα παλαιότερα και πιο σταθερά κομμάτια του φλοιού της Γης. Χρησιμοποιώντας νέες τεχνικές και εξοπλισμό, οι ερευνητές έδειξαν ότι μερικές από τις παλαιότερες επιφάνειες της Γης κινούνταν με ρυθμό 6,1 cm ετησίως και 0,55 μοίρες κάθε εκατομμύριο χρόνια.

Αυτή η ταχύτητα είναι υπερδιπλάσια του ρυθμού κίνησης του αρχαίου φλοιού στο Α Προηγούμενη μελέτη από τους ίδιους ερευνητές. Τόσο η ταχύτητα όσο και η κατεύθυνση αυτής της εγκάρσιας μετατόπισης αναχωρούν τεκτονικές πλάκες Ως τις ισχυρότερες και πιο λογικές εξηγήσεις για αυτό.

«Υπάρχει πολλή δουλειά που φαίνεται να δείχνει ότι η τεκτονική πλακών στην αρχή της ιστορίας της Γης δεν ήταν στην πραγματικότητα ο κυρίαρχος τρόπος με τον οποίο απελευθερώνεται η εσωτερική θερμότητα του πλανήτη όπως είναι σήμερα μέσω της αλλαγής πλακών», δήλωσε ο Brenner, Ph.D. . Υποψήφιος στο Graduate School of Arts and Sciences και μέλος του Παλαιομαγνητικού Εργαστηρίου του Πανεπιστημίου του Χάρβαρντ. «Αυτά τα στοιχεία μας επιτρέπουν να αποκλείσουμε με μεγαλύτερη σιγουριά εξηγήσεις που δεν περιλαμβάνουν τεκτονικές πλακών».

Για παράδειγμα, οι ερευνητές μπορούν τώρα να αντιταχθούν σε ένα φαινόμενο που ονομάζεται “πραγματικός πολικός περίπατοςκαι «στάσιμο τεκτονικό μανδύα», που μπορεί να προκαλέσει μετατόπιση της επιφάνειας της Γης, αλλά δεν αποτελούν μέρος της πρόσφατης τεκτονικής κίνησης των πλακών.

Στο έγγραφο, οι επιστήμονες περιέγραψαν επίσης αυτό που πιστεύεται ότι είναι η παλαιότερη απόδειξη ότι η Γη αντέστρεψε τα γεωμαγνητικά της πεδία, που σημαίνει ότι ο μαγνητικός βόρειος και νότιος πόλος ανατράπηκαν. Αυτός ο τύπος σαγιονάρας είναι κοινός στον πλανήτη Γη γεωλογική ιστορία Με τον πόλο να αντιστρέφεται 183 φορές τα τελευταία 83 εκατομμύρια χρόνια και πιθανώς αρκετές εκατοντάδες φορές τα τελευταία 160 εκατομμύρια χρόνια, Σύμφωνα με τη NASA.

Η αντιστροφή λέει πολλά για το μαγνητικό πεδίο του πλανήτη πριν από 3,2 δισεκατομμύρια χρόνια. Το κλειδί μεταξύ αυτών των επιπτώσεων είναι ότι μαγνητικό πεδίο Είναι πιθανό να είναι σταθερό και αρκετά ισχυρό ώστε να εμποδίζει τον ηλιακό άνεμο να διαβρώσει την ατμόσφαιρα. Αυτή η εικόνα, μαζί με τα ευρήματα για την τεκτονική των πλακών, παρέχει ενδείξεις για τις συνθήκες υπό τις οποίες εξελίχθηκαν οι πρώτες μορφές ζωής.

«Ζωγραφίζει αυτή την πρώιμη εικόνα Γη Αυτό ήταν ήδη γεωδυναμικά ώριμο, είπε ο Brenner. «Είχε πολλά από τα ίδια είδη δυναμικών διεργασιών που οδηγούν σε μια Γη με θεμελιωδώς πιο σταθερές περιβαλλοντικές και επιφανειακές συνθήκες, που κάνουν τη ζωή πιο επιδεκτική εξέλιξης και εξέλιξης».

Σήμερα, ο εξωτερικός φλοιός της Γης αποτελείται από περίπου 15 κινούμενες μάζες φλοιού, ή πλάκες, που συγκρατούν τις ηπείρους και τους ωκεανούς του πλανήτη. Με το πέρασμα των αιώνων, οι πλάκες απομακρύνθηκαν η μία από την άλλη, σχηματίζοντας νέες ηπείρους και βουνά και εκθέτοντας νέους βράχους στην ατμόσφαιρα, προκαλώντας χημικές αντιδράσεις που σταθεροποίησαν τη θερμοκρασία της επιφάνειας της Γης για δισεκατομμύρια χρόνια.

Είναι δύσκολο να βρούμε στοιχεία για το πότε ξεκίνησαν οι τεκτονικές πλάκες επειδή τα παλαιότερα κομμάτια του φλοιού της Γης ωθούνται στον εσωτερικό μανδύα και δεν εμφανίζονται ποτέ. Μόνο το 5 τοις εκατό όλων των πετρωμάτων στη Γη είναι ηλικίας άνω των 2,5 δισεκατομμυρίων ετών και κανένας βράχος δεν είναι παλαιότερος από περίπου 4 δισεκατομμύρια ετών.

Συνολικά, η μελέτη προσθέτει στην αυξανόμενη έρευνα ότι η τεκτονική κίνηση συνέβη σχετικά νωρίς στην 4,5 δισεκατομμύρια χρόνια ιστορίας της Γης και ότι οι πρώιμες μορφές ζωής εμφανίστηκαν σε ένα πιο εύκρατο περιβάλλον. Τα μέλη του έργου επισκέφτηκαν ξανά το Pilbara Craton το 2018, το οποίο εκτείνεται σε περίπου 300 μίλια. Έσκαψαν στην παχιά, πρωτόγονη πλάκα του φλοιού εκεί για να συλλέξουν δείγματα που αναλύθηκαν, στο Κέμπριτζ, για τη μαγνητική τους ιστορία.

Χρησιμοποιώντας μαγνητόμετρα, εξοπλισμό απομαγνητισμού και ένα μικροσκόπιο κβαντικού διαμαντιού – το οποίο οπτικοποιεί τα μαγνητικά πεδία ενός δείγματος και προσδιορίζει με ακρίβεια τη φύση των μαγνητισμένων σωματιδίων – οι ερευνητές επινόησαν μια σειρά από νέες τεχνικές για να προσδιορίσουν την ηλικία και τον τρόπο με τον οποίο μαγνητίστηκαν τα δείγματα. Αυτό επιτρέπει στους ερευνητές να προσδιορίσουν πώς, πότε και προς ποια κατεύθυνση μετατοπίζεται ο φλοιός, καθώς και η μαγνητική δύναμη από τους μαγνητικούς πόλους της Γης.

Το μικροσκόπιο κβαντικού διαμαντιού αναπτύχθηκε σε συνεργασία με ερευνητές του Χάρβαρντ στα Τμήματα Γης και Πλανητών Επιστημών (EPS) και Φυσικής.

Για μελλοντικές μελέτες, το σχέδιο του Fu και του Brenner διατηρεί την εστίασή τους στον Pilbara Craton, ενώ επίσης κοιτάζει πέρα ​​από αυτό σε άλλους αρχαίους φλοιούς σε όλο τον κόσμο. Ελπίζουν να βρουν αρχαία στοιχεία για την κίνηση των πλακών που μοιάζει με τη σύγχρονη και όταν οι μαγνητικοί πόλοι της Γης ανατράπηκαν.

«Τέλος, η δυνατότητα αξιόπιστης ανάγνωσης αυτών των πολύ αρχαίων βράχων ανοίγει πολλές δυνατότητες για την παρατήρηση μιας χρονικής περιόδου που συχνά είναι γνωστή περισσότερο μέσω της θεωρίας παρά από τα σκληρά δεδομένα», δήλωσε ο Fu, καθηγητής EPS στο Κολέγιο Τεχνών και Επιστημών. «Τελικά, έχουμε μια καλή πιθανότητα να ανακατασκευάσουμε όχι μόνο πότε άρχισαν να κινούνται οι τεκτονικές πλάκες, αλλά και πώς οι κινήσεις τους – και επομένως οι εσωτερικές διαδικασίες της βαθιάς Γης που τις ωθούν – άλλαξαν με το χρόνο».