Geophysiker aus Yale berichteten, dass das sich ständig verschiebende, unterirdische Netzwerk aus tektonischen Platten der Erde vor mehr als 4 Milliarden Jahren bereits ein fester Bestandteil der Erde war – mindestens eine Milliarde Jahre früher, als die Wissenschaftler im Allgemeinen dachten.
Tektonische Platten sind große Gesteinsplatten, die in die Erdkruste und den oberen Erdmantel, die nächste Schicht darunter, eingebettet sind. Die Wechselwirkungen dieser Platten prägen alle modernen Landmassen und beeinflussen die wichtigsten Merkmale der planetarischen Geologie – von Erdbeben und Vulkanen bis hin zur Entstehung von Kontinenten.
“Zu verstehen, wann die Plattentektonik auf der Erde begann, ist seit langem ein grundlegend schwieriges Problem”, sagte Jun Korenaga, Professor für Erd- und Planetenwissenschaften an der Fakultät für Kunst und Wissenschaften in Yale und leitender Autor der neuen Studie, die in Science Advances veröffentlicht wurde. “Je tiefer wir in der Zeit zurückgehen, desto weniger geologische Aufzeichnungen haben wir.
Ein vielversprechender Proxy für die Bestimmung, ob sich die tektonische Platten bereits ibewegten, ist das Wachstum der Kontinente, sagte Korenaga. Denn die einzige Möglichkeit, ein Landstück von der Größe eines Kontinents aufzubauen, besteht darin, dass das umgebende Oberflächengestein über einen langen Zeitraum tief absinkt – ein Prozess, der als Subduktion bezeichnet wird und nur durch die Plattentektonik möglich ist.
In der neuen Studie fand der Korenaga- und Yale-Absolvent Meng Guo Hinweise auf ein Kontinentalwachstum, das bereits vor 4,4 Milliarden Jahren begann. Sie entwarfen eine geochemische Simulation der frühen Erde auf der Grundlage des Elements Argon – ein inertes Gas, das Landmassen in die Atmosphäre abgeben. Argon ist zu schwer, um der Schwerkraft der Erde zu entkommen, weshalb es wie ein geochemisches Buch in der Atmosphäre verbleibt.
“Aufgrund der besonderen Eigenschaften von Argon können wir aus der Untersuchung dieses atmosphärischen Argons ableiten, was mit der festen Erde zu einem bestimmten Zeitpunkt geschehen ist”, sagte Korenaga. “Das macht es zu einem ausgezeichneten Buchhalter uralter Ereignisse.”
Der größte Teil des Argons in der Erdatmosphäre ist 40Ar – ein Produkt des radioaktiven Zerfalls von 40K (Kalium), das in der Kruste und im Mantel der Kontinente vorkommt. Die Forscher erklären, ihr Modell betrachte das atmosphärische Argon, das sich im Laufe der Geschichte des Planeten allmählich angesammelt hat, um das Alter des Kontinentalwachstums zu bestimmen.
Ein Teil der Herausforderung bei der Erstellung ihrer Simulation bestand laut den Forschern darin, die Auswirkungen eines geologischen Prozesses namens “Krustenrecycling” einzubeziehen. Dies bezieht sich auf den Zyklus, in dem sich die kontinentale Kruste aufbaut, dann in Sedimente erodiert und schließlich durch tektonische Plattenbewegungen in den Untergrund zurückgetragen wird – bis sich der Zyklus erneuert.
Die Simulation musste daher Argongasemissionen berücksichtigen, die nicht Teil des Kontinentalwachstums waren.
Veröffentlichung: Meng Guo et al. Argon constraints on the early growth of felsic continental crust, Science Advances (2020). DOI: 10.1126/sciadv.aaz6234
Quelle: off. Pm der Yale University
Pia Gaupels
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