Wissenschaftler haben einen möglichen Ursprung für die Kontinente der Erde eliminiert.
Trotz der Bedeutung der Kontinente der Erde und der riesigen Teile der Planetenkruste, die ihre Ozeane teilen, ist wenig darüber bekannt, was zu diesen großen Landmassen geführt hat, die unseren Planeten einzigartig im Sonnensystem machen und eine wichtige Rolle dabei spielen, ihn zu beherbergen Leben.
Wissenschaftler gingen jahrelang davon aus, dass die Kristallisation von Opal in Magma unter Vulkanen dafür verantwortlich war, Eisen aus der Erdkruste zu entfernen, wodurch die Kruste in den Meeren des Planeten über Wasser bleiben konnte. Jetzt stellen neue Forschungsergebnisse diese Theorie in Frage und zwingen Geologen und Planetenwissenschaftler, zu überdenken, wie dieses Eisen aus den Materialien entfernt werden kann, die die Kontinente bilden, die wir heute auf der Erde sehen.
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Die Erdkruste, die äußere Hülle des Planeten, lässt sich grob in zwei Kategorien einteilen: die ältere und dickere kontinentale Kruste; und die jüngere und dichtere ozeanische Kruste. Neue kontinentale Kruste wird gebildet, wenn ihre Bausteine von Kontinentalbogenvulkanen an die Erdoberfläche geleitet werden. Diese befinden sich in Teilen der Erde, in denen ozeanische Platten unter kontinentale Platten absinken, in Gebieten, die als Subduktionszonen bezeichnet werden.
Der Unterschied zwischen trockener kontinentaler Kruste und ozeanischer Tiefseekruste ist der Mangel an Eisen in der kontinentalen Kruste. Dies bedeutet, dass kontinentale Krusten schwimmfähig sind und sich über den Meeresspiegel erheben und die trockenen Landmassen bilden, die das Leben auf der Erde ermöglichen.
Es wird angenommen, dass die niedrigen Eisengehalte in der kontinentalen Kruste auf die Kristallisation von Granaten im Magma unter diesen Bogenvulkanen zurückzuführen sind. Dieser Prozess entfernt nicht oxidiertes Eisen von den Erdplatten, während gleichzeitig das Eisen aus dem geschmolzenen Magma abgebaut wird, wodurch es stärker oxidiert wird, wenn es eine kontinentale Kruste bildet.
Ein Team von Forschern unter der Leitung von Megan Holy Cross, Assistenzprofessorin an der Cornell University, und Elizabeth Cottrell, Geowissenschaftlerin am Smithsonian National Museum of Natural History, hat das Verständnis der Kontinente verbessert, indem es sich vorgenommen hat, diese Hypothese, die erstmals 2018 formuliert wurde, zu testen und zu widerlegen.
sagte Cottrell in dem Buch Start (Öffnet in einem neuen Tab)und fügte hinzu, dass das Team der Kristallisation von Granat als Erklärung für den Auftrieb der kontinentalen Kruste skeptisch gegenüberstehe.
Schaffen Sie im Labor raue Bedingungen vom Boden aus
Um die Granat-Theorie zu testen, stellte das Team den enormen Druck und die Hitze unter Kontinentalbogenvulkanen mit Kolben-Zylinder-Rechen nach, die im Smithsonian Museum untergebracht sind. Hochdrucklabor (Öffnet in einem neuen Tab) Und an der Cornell University. Diese kompakten Pressen bestehen aus Stahl und Wolframkarbid und können enormen Druck auf winzige Gesteinsproben ausüben, während sie gleichzeitig von einem umgebenden zylindrischen Ofen erhitzt werden.
Der erzeugte Druck betrug das 15.000- bis 30.000-fache des Erdatmosphärendrucks, und die erzeugten Temperaturen lagen zwischen 1.740 und 2.250 Grad Fahrenheit (950 bis 1.230 Grad Celsius), heiß genug, um Gestein zu schmelzen.
In einer Reihe von 13 verschiedenen Labortests, die vom Team durchgeführt wurden, züchteten Cottrell und Holicros Granatproben aus geschmolzenem Gestein unter Drücken und Temperaturen, die die Bedingungen in Magmakammern tief in der Erdkruste simulierten.
Diese im Labor gezüchteten Granate wurden mithilfe von Röntgenabsorptionsspektroskopie analysiert, die die Zusammensetzung der Körper anhand der Absorption der Röntgenstrahlen aufzeigen kann. Die Ergebnisse wurden mit Granat mit bekannten Konzentrationen an oxidiertem und nicht oxidiertem Eisen verglichen.
Dies zeigte, dass Chalzedon, der unter unterirdischen Bedingungen aus Gestein wuchs, nicht genug nicht oxidiertes Eisen aufnahm, um das Ausmaß der Eisenverarmung und -oxidation zu erklären, das im Magma beobachtet wird, aus dem die kontinentale Kruste besteht.
„Diese Ergebnisse machen das Granatkristallmodell zu einer sehr unwahrscheinlichen Erklärung dafür, warum Magma aus kontinentalen Vulkanen oxidiert und Eisen erschöpft ist“, sagte Cottrell. „Es ist wahrscheinlich, dass die Bedingungen im Erdmantel unterhalb der kontinentalen Kruste diese oxidativen Bedingungen schaffen.“
Der Geologe fügte hinzu, dass die Ergebnisse des Teams derzeit keine alternative Hypothese zur Erklärung der Bildung der kontinentalen Kruste liefern können, was bedeutet, dass die Ergebnisse letztendlich mehr Fragen aufwerfen als sie beantworten.
„Was ist die Wirkung eines Oxidationsmittels oder eines abgereicherten Eisens?“ fragte Cottrell. „Wenn der Achat nicht in der Kruste kristallisiert und etwas damit zu tun hat, wie Magma aus dem Mantel ausgetreten ist, was geht dann im Mantel vor? Wie wurde ihre Zusammensetzung verändert?“
Diese Fragen sind schwer zu beantworten, aber Cottrell leitet derzeit Forscher der Smithsonian Institution, die die Idee untersuchen, dass oxidierter Schwefel die Oxidation von Eisen unter der Erdoberfläche verursacht.
Die Forschung des Teams wurde am Donnerstag (4. Mai) in der Zeitschrift veröffentlicht Wissenschaften. (Öffnet in einem neuen Tab)
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