Nieuw onderzoek is in tegenspraak met gevestigde theorieën over de evolutie van de aardkorst

Uit een onderzoek van Penn State bleek dat de aardkorst gedurende miljarden jaren een langzaam hervormingsproces heeft voortgezet, in tegenstelling tot de snelle vertraging van de groei ongeveer 3 miljard jaar geleden. De onderzoekers zeiden dat de nieuwe ontdekking in tegenspraak is met bestaande theorieën die wijzen op de snelle vorming van tektonische platen eerder in de geschiedenis van de aarde.

Het onderzoek is onlangs gepubliceerd in het tijdschrift Geochemische perspectieven Brieven.

Dit werk kan een fundamentele vraag over onze planeet helpen beantwoorden en aanwijzingen bevatten over de vorming van andere planeten, aldus hoofdauteur Jesse Remink, universitair docent aardwetenschappen.

“De heersende theorie wijst op een keerpunt zo’n drie miljard jaar geleden, wat impliceert dat we vóór de plotselinge verschuiving naar platentektoniek een stagnerende mantelplaneet hadden zonder tektonische activiteit”, zegt Remink. “Wij hebben aangetoond dat dit niet het geval is.”

Om de samenstelling van de aardkorst – of de groeicurve van de aardkorst – in kaart te brengen, hebben onderzoekers gebruik gemaakt van meer dan 600.000 monsters, bestaande uit een database met gesteentegegevens van de aarde. Onderzoekers over de hele wereld – waaronder Penn State – hebben elk gesteentemonster in het record geanalyseerd om de geochemische inhoud en ouderdom te bepalen. De onderzoekers kozen rotsgegevens boven mineraalmonsters, wat de theorie van de plotselinge vorming vormde, omdat ze zeiden dat de rotsgegevens gevoeliger zijn en minder vatbaar voor vertekeningen op die tijdschalen.

Onderzoek door Jesse Remink, universitair docent geowetenschappen aan Penn State, suggereert dat de aardkorst miljarden jaren lang een langzaam hervormingsproces heeft voortgezet, in plaats van zijn groei ongeveer 3 miljard jaar geleden snel te vertragen. Dit werk is in tegenspraak met bestaande theorieën die wijzen op de snelle vorming van tektonische platen eerder in de geschiedenis van de aarde, zei Remink. Krediet: met dank aan Jesse Remink

Wetende dat de betrouwbaarheid van de mineraalgegevens in de loop van de tijd afneemt, hebben de onderzoekers de groeicurve van de aardkorst nagebootst met behulp van gesteentegegevens. Om dit te doen, ontwikkelden ze een unieke methode om te bepalen hoe stollingsgesteenten die miljoenen jaren oud zijn, in de loop van de tijd herwerken: ze lieten experimenteel zien hoe hetzelfde gesteente in de loop van de tijd op verschillende manieren kan veranderen. Rotsen kunnen op veel manieren worden gerepareerd, zoals verwering in sedimenten of hersmelten in de mantel. Daarom gebruikten de onderzoekers deze experimentele gegevens om nieuwe wiskundige hulpmiddelen te ontwikkelen die in staat zijn gesteenterecords te analyseren en verschillen in monsterveranderingen uit te zoeken.

“We hebben de hoeveelheid bewerking berekend die heeft plaatsgevonden door naar de samenstelling van stollingsgesteenten te kijken met een nieuwe methode die het aandeel sedimenten detecteert”, aldus Remink.

Ze gebruikten deze berekeningen om de herwerking die in gesteenterecords is gedocumenteerd te kalibreren. Vervolgens berekenden de onderzoekers de groeicurve van de aardkorst met behulp van het nieuwe inzicht in de vorming van rotsen. Ze vergeleken de nieuw berekende curve met de groeisnelheid afgeleid van minerale gegevens van andere experts.

Het werk van Reimink en zijn team suggereert dat de aardkorst het pad van de mantel volgt – de laag waarop de korst ligt – wat een verband tussen de twee suggereert. Remink zei dat dit niet de eerste keer is dat geologen een geleidelijke groei van de aardkorst suggereren; Dit is echter de eerste keer dat een rockplaat wordt gebruikt als back-up.

“Onze aardkorstgroeicurve komt overeen met het groeirecord van de aardkorst, dus het lijkt erop dat deze twee signalen elkaar overlappen op een manier die ze niet overlapten toen het mineraalrecord werd gebruikt om de aardkorstgroeicurve te creëren,” zei Remink.

Remink waarschuwde dat het onderzoek verbetert wat onderzoekers begrijpen, maar dat het niet de allesomvattende oplossing is voor onderzoek naar aardkorstgroei. Er zijn eenvoudigweg te weinig gegevenspunten die niet kunnen spreken van de enorme tijd en ruimte van de aardkorst. Verdere analyse van bestaande datapunten zou echter kunnen helpen bij onderzoek naar andere planeten, zei Reimink. VenusHet heeft bijvoorbeeld geen tektonische platen en zou een modern voorbeeld kunnen zijn van een vroege aarde.

“Wanneer zijn de aarde en Venus verschillend geworden?” vroeg Remink. “En waarom zijn ze anders geworden? Deze groeisnelheid van de aardkorst speelt een grote rol. Het vertelt ons hoe, wat en waarom de planeten langs verschillende paden zijn geëvolueerd.”

Referentie: “Een uitgebreid overzicht van de continentale groeilithosfeer” door J.R. Reimink, J.H.F.L. Davies en J.-F. Moen en DJ Pearson, 3 augustus 2023, Geochemische perspectiefbrieven.
doi: 10.7185/geochemlet.2324

Joshua Davies, van de Universiteit van Quebec in Montreal; Jean-François Moyne, Universiteit van Lyon, Frankrijk; Dr. heeft bijgedragen aan dit onderzoek. Graham Pearson, van de Universiteit van Alberta, Canada.

Dit onderzoek werd gedeeltelijk ondersteund door de Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada.