Ανακυκλωμένο νερό της Γης πριν από 3 δισεκατομμύρια χρόνια
Αρχαία πετρώματα αποκαλύπτουν ανακυκλωμένο νερό της Γης πριν από 3 δισεκατομμύρια χρόνια.
Πολύ πριν οι τεκτονικές πλάκες της Γης αρχίσουν να μεταφέρουν νερό στο βαθύ εσωτερικό, ο νεαρός πλανήτης φαίνεται να είχε βρει έναν άλλο τρόπο.Εικόνα: Πανεπιστήμιο Αδελαΐδας.
Επιστήμονες που μελετούν μερικά από τα παλαιότερα ηφαιστειακά πετρώματα στη Γη έχουν αποκαλύψει στοιχεία ότι το επιφανειακό νερό βυθιζόταν ήδη βαθιά στον μανδύα πριν από περισσότερα από 3 δισεκατομμύρια χρόνια.
Αντί της σύγχρονης τεκτονικής των πλακών, η διαδικασία μπορεί να βασίστηκε σε πυκνές πλάκες φλοιού που στάζουν αργά στο θερμό εσωτερικό.
Τα ευρήματα υποδηλώνουν ότι η επιφάνεια και ο μανδύας της Γης άρχισαν να ανταλλάσσουν νερό και άλλα υλικά πολύ νωρίτερα από ό,τι πίστευαν πολλοί ερευνητές.
Αυτή η πρώιμη ανταλλαγή μπορεί να έθεσε τις βάσεις για την ηφαιστειακή δραστηριότητα και την ηπειρωτική ανάπτυξη που εξακολουθούν να διαμορφώνουν τον πλανήτη σήμερα.
Αρχαία πετρώματα ξεπερνούν τις πιθανότητες
Τα βράχια βρίσκονται στο κρατόνιο Πιλμπάρα , μια φέτα της Δυτικής Αυστραλίας που περιέχει μερικές από τις παλαιότερες κρούστες στη Γη.
Πολύ λίγα πετρώματα από αυτή την πρώιμη περίοδο έχουν επιβιώσει επειδή η μεταγενέστερη θερμότητα και πίεση έψησαν και σύνθλιψαν το μεγαλύτερο μέρος τους, ανατρέποντας την αρχική τους χημική σύνθεση.
Η Ομάδα Whundo, μελέτησε την αρχαία λάβα και έσωσε μεγάλο μέρος αυτής της ζημιάς. Οι βασάλτες της διατηρούν ακόμη τους κρυστάλλους και τις υαλώδεις υφές με τις οποίες σχημάτισαν καθώς ψύχονταν.
Ένα στοιχείο ξεχωρίζει. Στρογγυλά μαξιλάρια λάβας είναι διάστικτα με σκούρες κηλίδες που σχηματίζονται μόνο όταν η λάβα είναι πλούσια σε νερό.
Ενδείξεις από τον αρχαίο φλοιό
Ο Δρ. Έρικ Βάντενμπουργκ, γεωχημικός στο Πανεπιστήμιο της Αδελαΐδας , ο οποίος ηγήθηκε της διεθνούς ομάδας, έχει αφιερώσει χρόνια στην ανάλυση του πώς σχηματίστηκε η Πιλμπάρα.
Η ομάδα του έλαβε δείγματα από μια στοίβα από αυτές τις λάβες πάχους άνω των 6 μιλίων. Εναποτιθέμενα σε διάστημα περίπου 20 έως 30 εκατομμυρίων ετών, τα πετρώματα διατήρησαν τη χημεία που χρειαζόταν για να ανακατασκευαστεί αυτό που συνέβαινε πολύ κάτω από την επιφάνεια.
Η διατήρηση εξακολουθεί να τον εκπλήσσει: «Έχω δει βράχους νεότερους από την εξαφάνιση των δεινοσαύρων που έχουν χειρότερη διατήρηση».
Η Γη ήταν ένα πολύ διαφορετικό μέρος όταν σχηματίστηκαν αυτά τα πετρώματα. Ο πλανήτης ήταν θερμότερος, το εξωτερικό του κέλυφος ήταν πιο αδύναμο και οι άκαμπτες πλάκες που τώρα γλιστρούν πάνω από τον μανδύα δεν είχαν ακόμη αναπτυχθεί.
Τρία είδη λάβας
Οι λάβες ταξινομούνται σε τρεις χημικές οικογένειες και μαζί μοιάζουν με το μείγμα που εκρήγνυται στα σύγχρονα ηφαιστειακά τόξα.
Αυτές είναι αλυσίδες ηφαιστείων , όπως αυτές που περιβάλλουν τον Ειρηνικό, που σχηματίζονται όπου μια πλάκα φλοιού βυθίζεται κάτω από μια άλλη και βυθίζεται στον μανδύα.
Κατά την καταβύθιση, ο φλοιός της Γης βυθίζεται στον μανδύα, μεταφέροντας επιφανειακό νερό βαθιά στο εσωτερικό του πλανήτη.
Δύο από τους τρεις τύπους λάβας - ένας συνηθισμένος βασάλτης και ένας πλούσιος σε νερό τύπος, τυπικός των ηφαιστειακών τόξων - έδειξαν στην ομάδα ότι η τήξη με το νερό βοήθησε στην παραγωγή τους.
Η χημεία που μοιάζει με τόξο από μόνη της αποτελεί από καιρό έναν επισφαλή οδηγό για την τεκτονική της πρώιμης Γης, επειδή παρόμοιες υπογραφές μπορούν να σχηματιστούν χωρίς καμία υποβύθιση.
Πρόσφατα πειράματα σε βράχους Pilbara ηλικίας 3,5 δισεκατομμυρίων ετών διαπίστωσαν ότι ο παλαιότερος ηπειρωτικός φλοιός του πλανήτη θα μπορούσε να έχει αναπτυχθεί σε ρηχά περιβάλλοντα εξίσου εύκολα όσο και σε περιβάλλοντα που μοιάζουν με καταβύθιση.
Η τρίτη οικογένεια είναι η πιο αποκαλυπτική. Αυτές οι ασυνήθιστες λάβες, που ονομάζονται μπονινίτες, σχηματίζονται κατά τα πρώτα στάδια μιας ζώνης καταβύθισης.
Εκεί, το νερό αναγκάζεται να εισχωρήσει σε θερμό μανδυακό βράχο. Τα παραδείγματα Whundo αποτελούν την παλαιότερη ευρέως διαδεδομένη κοιτασματοποίηση μπονινιτών που είναι γνωστή στη Γη.
Πώς έφτασε το νερό στον μανδύα
Το πιο δύσκολο ερώτημα ήταν πώς έφτασε το νερό στον μανδύα, αφού η καταβύθιση, όπως την γνωρίζουμε, δεν μπορούσε ακόμη να λειτουργήσει στην πιο θερμή, μαλακότερη πρώιμη Γη.
Μια προηγούμενη μελέτη αυτών των ίδιων πετρωμάτων τα ερμήνευσε ως σαφή ένδειξη σύγχρονης καταβύθισης. Αλλά ένας θερμότερος πλανήτης θα δυσκόλευε τις άκαμπτες πλάκες να βυθιστούν στον μανδύα.
Η απάντηση της ομάδας είναι μια διαδικασία που την ονομάζουν σταγονομεταφορά. Αντί για μακριές πλάκες που γλιστρούν σταθερά η μία κάτω από την άλλη, πυκνές πλάκες ψυχρού, πλημμυρισμένου με νερό φλοιού λύγισαν και έσταξαν στον θερμότερο μανδύα σε σύντομες εκρήξεις.
Δεν σχηματίστηκαν μόνιμα όρια πλάκας και ο βυθιζόμενος φλοιός διασπάστηκε επανειλημμένα καθώς κατέβαινε.
Στο μοντέλο, κάθε βυθιζόμενη σταγόνα απελευθέρωσε το νερό της στον περιβάλλοντα μανδύα. Αυτό το νερό μείωσε το σημείο τήξης του βράχου και πυροδότησε την τήξη που παρήγαγε τα μάγματα που μοιάζουν με τόξο.
Σύμφωνα με τους υπολογισμούς της ομάδας, ο βυθιζόμενος φλοιός παρείχε έως και το 90% ορισμένων από τα χημικά συστατικά του λιωμένου μανδύα.
Ο μανδύας συγκρατούσε περισσότερο νερό
Αυτό που κάνει το αποτέλεσμα να ξεχωρίζει είναι η τεράστια ποσότητα νερού που εμπλέκεται. Τα μοντέλα διαπίστωσαν ότι ο μανδύας του Whundo περιείχε νερό στην ίδια περιοχή με τον μανδύα κάτω από τις σύγχρονες ζώνες υποβύθισης .
Αυτό ήταν απροσδόκητο. Τα περισσότερα αρχαία ηφαιστειακά πετρώματα σχηματίστηκαν από έναν πολύ ξηρότερο μανδύα. Η επικάλυψη με τα σύγχρονα ηφαιστειακά τόξα ενισχύει την άποψη της ομάδας.
Όταν ρωτήθηκε πόσο νερό απαιτούσε αυτό, ο Vandenburg είπε: «Για να δημιουργηθούν οι λάβες που μελετήσαμε, ο μανδύας κάτω από αυτό το τμήμα του Pilbara έπρεπε να είναι περίπου τόσο πλούσιος σε νερό όσο ο μανδύας κάτω από τα σύγχρονα ηφαιστειακά τόξα. Αυτό ήταν το εκπληκτικό κομμάτι».
Το επιφανειακό νερό έφτασε στα βαθιά της Γης
Όποια και αν ήταν η αιτία των σταγόνων, το συμπέρασμα είναι ξεκάθαρο. Το επιφανειακό νερό έφτανε στα βάθη της Γης πριν από 3,1 δισεκατομμύρια χρόνια, χωρίς τον σταθερό μεταφορέα των τεκτονικών πλακών να το μεταφέρει προς τα κάτω.
Αυτό περιπλέκει μια μακροχρόνια συζήτηση. Μερικοί ερευνητές, χρησιμοποιώντας υπολογιστική μοντελοποίηση άλλων αρχαίων πετρωμάτων Pilbara, έχουν υποστηρίξει ότι οι πρώτες σταθερές ήπειροι της Γης αναπτύχθηκαν χωρίς καταβύθιση, κάτω από ένα ενιαίο αδιάσπαστο κέλυφος.
Οι σταγόνες που μεταφέρουν νερό προσφέρουν μια μέση λύση, υποδηλώνοντας ότι η επιφάνεια και το βαθύ εσωτερικό αντάλλασσαν ήδη υλικό πολύ πριν από την εμφάνιση της σύγχρονης τεκτονικής των πλακών.
Ξαναγράφοντας την πρώιμη ιστορία της Γης
Η ιδέα εκτείνεται πολύ πέρα από ένα αυστραλιανό έξαρμα. Το νερό που κινείται προς τον μανδύα συμβάλλει στην πρόκληση ηφαιστειακών εκρήξεων, τροφοδοτεί την αργή ανάπτυξη των ηπείρων και ανακυκλώνει τα χημικά συστατικά στα οποία βασίζονται οι ζωντανοί οργανισμοί.
Μπορεί επίσης να βοηθήσει στην εξήγηση του τι συνέβη σε μεγάλο μέρος του πρώιμου εξελιγμένου φλοιού της Γης. Ο λεπτός, πλούσιος σε νερό φλοιός, όπως αυτός του Whundo, σύρεται εύκολα πίσω στον μανδύα και καταστρέφεται.
Αυτό θα άφηνε ελάχιστα ίχνη στο αρχείο των πετρωμάτων, ακόμη και αν η διαδικασία κάποτε λειτουργούσε σε μεγάλο μέρος του νεαρού πλανήτη.
Ο Βάντενμπουργκ δήλωσε : «Δεν ξαναγράφει αυτά που γνωρίζουμε, αλλά ωθεί την ανακύκλωση των επιφανειακών υδάτων σε βάθος νωρίτερα από ό,τι θα περίμεναν πολλοί».
Με βάση αυτή την άποψη, ο νεαρός πλανήτης τράβηξε ήδη το δικό του νερό πίσω στο υπέδαφος, καθιστώντας τη Γη έναν ανήσυχο, διασυνδεδεμένο κόσμο πολύ νωρίτερα από ό,τι υποδηλώνει μόνο το αρχείο βράχων.
Η μελέτη δημοσιεύεται στο περιοδικό Nature Communications .
Γεωδίφης με πληροφορίες από τη σελίδα earth.com
περισσότερα,
Modern arc-like water content in the source of 3.1-billion-year-old volcanic rocks-Eric D. Vandenburg, Oliver Nebel, R. Hugh Smithies, Peter A. Cawood, Laura A. Miller, Marc-Alban Millet & Fabio A. Capitanio
https://www.earth.com/news/ancient-rocks-reveal-earth-recycled-water-3-billion-years-ago/
