Ученые исключили одно возможное происхождение континентов Земли.
Несмотря на важность континентов Земли и огромных кусков земной коры, разделяющих ее океаны, мало что известно о том, что привело к возникновению этих больших массивов суши, которые делают нашу планету уникальной в Солнечной системе и играют важную роль в том, что она позволяет принимать жизнь.
В течение многих лет ученые предполагали, что кристаллизация опала в магме под вулканами была ответственна за удаление железа из земной коры, позволяя коре оставаться на плаву в морях планеты. Теперь новые исследования бросают вызов этой теории, заставляя геологов и планетологов переосмыслить, как удалить это железо из материалов, которые будут формировать континенты, которые мы видим сегодня на Земле.
Связанный: Планета Земля: все, что вам нужно знать
Земная кора, внешняя оболочка планеты, делится на две грубые категории: более старая и более толстая континентальная кора; и более молодая и плотная океаническая кора. Новая континентальная кора образуется при переносе ее строительных блоков на поверхность Земли из континентальных дуговых вулканов. Они находятся в тех частях земного шара, где океанические плиты погружаются под континентальные плиты, в областях, называемых зонами субдукции.
Отличие сухих континентальных корок от океанических глубоководных корок заключается в отсутствии железа в континентальной коре. Это означает, что континентальные коры обладают плавучестью и поднимаются над уровнем моря, образуя массивы суши, которые делают возможной земную жизнь.
Предполагается, что низкий уровень железа в континентальной коре является результатом кристаллизации гранатов в магме под этими дуговыми вулканами. Этот процесс удаляет неокисленное железо с земных плит, а также истощает железо из расплавленной магмы, в результате чего оно становится более окисленным по мере формирования континентальной коры.
Группа исследователей во главе с доцентом Корнельского университета Меган Холи Кросс и геологом из Смитсоновского национального музея естественной истории Элизабет Коттрелл улучшила понимание континентов, намереваясь проверить и опровергнуть эту гипотезу, впервые сформулированную в 2018 году.
Коттрелл сказал в книге запуск (Откроется в новой вкладке)добавив, что команда скептически относится к кристаллизации граната как объяснению плавучести континентальной коры.
Создать суровые условия из земли в лаборатории
Чтобы проверить теорию граната, команда воссоздала огромное давление и высокую температуру под континентальными дуговыми вулканами, используя грабли поршневого цилиндра, размещенные в Смитсоновском музее. Лаборатория высокого давления (Откроется в новой вкладке) И в Корнеллском университете. Эти компактные прессы, состоящие из стали и карбида вольфрама, могут оказывать огромное давление на крошечные образцы горных пород, одновременно нагреваясь в печи с цилиндрической окружностью.
Создаваемое давление в 15 000–30 000 раз превышало давление в атмосфере Земли, а генерируемая температура составляла от 1740 до 2250 градусов по Фаренгейту (от 950 до 1230 градусов по Цельсию), достаточно высокая, чтобы расплавить горную породу.
В серии из 13 различных лабораторных испытаний, проведенных командой, Коттрелл и Холикрос выращивали гранатовые образцы расплавленной породы при давлениях и температурах, которые имитировали условия внутри магматических камер глубоко в земной коре.
Эти выращенные в лаборатории гранаты были проанализированы с помощью рентгеновской абсорбционной спектроскопии, которая может выявить состав тел в зависимости от того, как они поглощают рентгеновские лучи. Результаты сравнивались с гранатом с известными концентрациями окисленного и неокисленного железа.
Это показало, что халцедон, растущий из горных пород в условиях, близких к подземным, не поглощал достаточного количества неокисленного железа, чтобы объяснить уровни истощения и окисления железа, наблюдаемые в магме, составляющей континентальную кору.
«Эти результаты делают модель кристаллов граната маловероятным объяснением того, почему магма из континентальных вулканов окисляется, а железо истощается», — сказал Коттрелл. «Вполне вероятно, что условия в мантии Земли под континентальной корой создают эти окислительные условия».
Геолог добавил, что результаты команды в настоящее время не могут дать альтернативную гипотезу для объяснения образования континентальной коры, а это означает, что результаты в конечном итоге вызывают больше вопросов, чем дают ответов.
«Каково действие окислителя или обедненного железа?» — спросил Коттрелл. «Если агат не кристаллизуется в коре и как-то связан с тем, как магма вышла из мантии, что происходит в мантии? Как изменился их состав?»
На эти вопросы трудно ответить, но Коттрелл в настоящее время руководит исследователями Смитсоновского института, которые изучают идею о том, что окисленная сера вызывает окисление железа под поверхностью Земли.
Исследование команды было опубликовано в четверг (4 мая) в журнале наук. (Откроется в новой вкладке)
«Интроверт. Мыслитель. Решатель проблем. Злой специалист по пиву. Склонен к приступам апатии. Эксперт по социальным сетям».
More Stories
Старый космический телескоп «Хаббл» возвращается к жизни после неисправности
Диетолог назвал 4 «ореола здоровья», которых следует избегать
Потрясающее изображение показывает, как атомы превращаются в квантовые волны, как и предсказывал Шрёдингер.