Die Bergung rekordverdächtiger Mantelgesteine ​​könnte die Erdgeschichte neu definieren

Die bahnbrechende Entdeckung von Mantelgesteinen durch Wissenschaftler liefert neue Einblicke in die vulkanische Aktivität der Erde, die Urzyklen und möglicherweise den Ursprung des Lebens und stellt einen großen Fortschritt in den Geowissenschaften dar.

Ein internationales Team hat damit begonnen, die Rolle des Erdmantels bei der Unterstützung des Lebens auf der Erde, der Stimulierung der vulkanischen Aktivität und der Beeinflussung globaler Kreisläufe zu untersuchen.

Wissenschaftlern ist es gelungen, das erste lange Gesteinsfragment aus dem Erdmantel, der Schicht unter der Erdkruste und dem größten Bestandteil des Planeten, zu bergen. Von diesen Gesteinen wird erwartet, dass sie Aufschluss über die Rolle des Erdmantels bei der Entstehung des Lebens auf der Erde, die vulkanische Aktivität, die beim Schmelzen auftritt, und seinen Einfluss auf die globalen Kreisläufe lebenswichtiger Elemente wie Kohlenstoff und Wasserstoff geben, heißt es in der Studie Team.

Während der Expedition 399 „Building Blocks of Life, Atlantis Block“ wurden 1.268 m (4.160 ft) nahezu durchgehendes Mantelgestein aus einem „tektonischen Fenster“, einem Abschnitt des Meeresbodens, in dem Mantelgestein entlang des Mittelatlantischen Rückens freigelegt wurde, entnommen Bohrschiff im Ozean Guedes-Entscheidung Im Frühjahr 2023.

Mit Versuchen, die bis in die frühen 1960er Jahre zurückreichen, war die Gewinnung eine rekordverdächtige Leistung unter der Leitung des International Ocean Discovery Programme, einem internationalen Meeresforschungskonsortium aus mehr als zwei Dutzend Ländern, das zylindrische Sediment- und Gesteinsproben vom Meeresboden zu Untersuchungszwecken gewinnt Erdgeschichte.

Forscher sagen, dass die aus dem Erdmantel gewonnenen Gesteine ​​eher denen ähneln, die auf der frühen Erde gefunden wurden, und nicht den häufiger vorkommenden Gesteinen, aus denen unsere Kontinente heute bestehen. Bildnachweis: Professor Johan Lisenberg

Analyse geborgener Gesteine

Seitdem hat das Missionsteam eine Bestandsaufnahme der aus dem Erdmantel exhumierten Gesteine ​​zusammengestellt, um deren Zusammensetzung, Struktur und Kontext zu verstehen.

Ihre Ergebnisse wurden in der Zeitschrift vorgestellt WissenschaftenDiese Studie zeigt eine längere Auflösungsgeschichte der geborgenen Gesteine ​​als erwartet.

Der Hauptautor Professor Johan Lisenberg von der School of Earth and Environmental Sciences der Universität Cardiff sagte: „Als wir die Gesteine ​​letztes Jahr geborgen haben, war das ein großer Durchbruch in der Geschichte der Geowissenschaften, aber was noch wichtiger ist, ihr Wert liegt darin, welche Gesteinskerne der Erdmantel enthält.“ kann uns etwas über die Entstehung und Entwicklung unseres Planeten erzählen.“ Unsere Studie beginnt mit der Untersuchung der Zusammensetzung des Mantels, indem wir die Mineralien in den gewonnenen Gesteinen sowie deren chemische Zusammensetzung dokumentieren. Es gibt viel weniger Pyroxen in den Gesteinen und Die Gesteine ​​enthalten sehr hohe Konzentrationen an Magnesium, die beide aus höheren Mengen an Schmelzen resultieren, als wir erwartet hatten.“

Professor Johan Lissenberg (links) und Kollegen analysieren Bohrkerne, die aus einem „tektonischen Fenster“ am Mittelatlantischen Rücken geborgen wurden. Bildnachweis: Leslie Anderson, Exp. 399, JRSO_IODP

Dieses Schmelzen erfolgte, als der Erdmantel aus den tiefen Teilen der Erde zur Oberfläche aufstieg.

Die Ergebnisse einer weiteren Analyse dieses Prozesses könnten erhebliche Auswirkungen auf das Verständnis haben, wie Magma entsteht und wie es zu vulkanischer Aktivität führt, sagen die Forscher.

„Wir haben auch Kanäle gefunden, durch die Magma durch den Erdmantel transportiert wurde, und konnten so das Schicksal des Magmas nach seiner Entstehung und seinem Aufstieg zur Erdoberfläche verfolgen. Dies ist wichtig, weil es uns sagt, wie der Erdmantel schmilzt und insbesondere Vulkane speist „Der Zugang zu diesen Mantelgesteinen wird es uns ermöglichen, die Verbindung zwischen Vulkanen und der ultimativen Magmaquelle herzustellen.“

Mögliche Verbindung zum Ursprung des Lebens

Die Studie liefert auch vorläufige Ergebnisse darüber, wie Peridot, ein im Mantelgestein reichlich vorkommendes Mineral, mit Meerwasser interagiert und eine Reihe chemischer Reaktionen auslöst, die Wasserstoff und andere Moleküle produzieren, die das Leben befeuern können.

Wissenschaftler glauben, dass dies einer der grundlegenden Prozesse bei der Entstehung des Lebens auf der Erde gewesen sein könnte.

„Die Gesteine, die auf der frühen Erde vorhanden waren, sind denen sehr ähnlich. Während dieser Expedition haben wir sie aus den häufigsten Gesteinen geborgen, aus denen unsere heutigen Kontinente bestehen.“

Die Expedition 399 „Bausteine ​​des Lebens, der Atlantis-Block“ des Ozeanbohrschiffs JOIDES Resolution hat im Frühjahr 2023 1.268 Meter nahezu zusammenhängendes Mantelgestein geborgen. Copyright: Thomas Runge (Expedition 399, JRSO_IODP)

„Die Analyse dieser Daten gibt uns wichtige Einblicke in die chemischen und physikalischen Umgebungen, die zu Beginn der Erdgeschichte existierten und möglicherweise über lange geologische Zeiträume eine konstante Brennstoffquelle und günstige Bedingungen für die Unterbringung der frühesten Lebensformen darstellten.“

Das internationale Team von mehr als 30 Wissenschaftlern der Mission JOIDES Resolution wird seine Forschung an den geborgenen Kraterproben fortsetzen, um eine Vielzahl von Problemen anzugehen.

Dr. Andrew McCaig, außerordentlicher Professor an der School of Earth and Environment der University of Leeds, der Hauptbefürworter der Expedition 399 und Co-Leiter der Mission, fügte hinzu: „Alle an der Expedition 399 Beteiligten, angefangen beim ersten Vorschlag.“ im Jahr 2018, kann stolz auf die in dieser Arbeit dokumentierten Erfolge sein.“ „Unser neues Tiefloch wird in den kommenden Jahrzehnten ein genreübergreifender Abschnitt in so unterschiedlichen Disziplinen wie Mantelschmelzprozessen, chemischem Austausch zwischen Gesteinen und Ozean und organischer Geochemie sein.“ , und Mikrobiologie. Alle Daten der Mission werden vollständig verfügbar sein und sind ein Modell dafür, wie internationale Wissenschaft betrieben werden sollte.“

Referenz: „Long Section of Serpentinized Depleted Peridotite“ von C. Johan Lissenberg, Andrew M. McCaig, Susan Q. Lange, Peter Blum, Natsuo Abe, William J. Brazelton, Remy Coltat, Jeremy R. Dekane, Christine L. Dickerson, Margaret Godard, Barbara E. John, Frieder Klein, Rebecca Cohen, Kuan-Yu Lin, Haiyang Liu, Ethan L. Lopez, Toshio Nozaka, Andrew J. Parsons, Vamdev Pathak, Mark K. Regan, Jordyn A. Rubary, Evan B. Savov, Esther M. Schwarzenbach, Olivier J. Sisman, Gordon Southam, Fengping Wang, C. Jeffrey Witt, Leslie Anderson und Sarah Treadwell, 8. August 2024, Wissenschaften.
DOI: 10.1126/science.adp1058