Tektonische Platten würden sich seit mindestens 3,75 Milliarden Jahren bewegen

Die geochemischen und paläomagnetischen Archive der Erde scheinen tektonische plattenbewegungen von etwa 3,3 bis 3,75 Milliarden Jahren erhalten zu haben. Dies verschiebt in der Vergangenheit das Datum des Beginns dieser Bewegungen, die die gesamte geologische und biologische Geschichte des blauen Planeten beeinflussen.

Die Erde hat seit Ihrer Entstehung sowohl die akkretionswärme geerbt, die durch die Intensive Bombardierung kleiner Himmelskörper vor mehr als 4 Milliarden Jahren entstanden ist, als auch die radioaktiven Elemente, die durch den Zerfall auch Wärme erzeugen werden. Unser blauer Planet entwickelt sich also irreversibel, und eines der hauptphänomene, die diese Entwicklung begleiten, ist die Plattentektonik.

Die Drift der Kontinente, die Sie mit der Ausdehnung des Meeresbodens mit sich bringt, die man bei trockenem Fuß in der Afar-Depression in äthiopien sehen kann, leitet die innere Wärme der Erde durch Vulkanausbrüche an den Grenzen der tektonischen Platten ab. Diese dissipation tritt auch an den Hotspots auf, wie Sie unter den Hawaii-Inseln und unter Island zu finden sind. Wir wissen also, dass das innere der Erde vor Milliarden von Jahren wärmer war, was bedeutet, dass sein Mantel konvektiver sein musste.

Aber was war dann das Regime der tektonischen Platten ? Waren Sie auch zahlreich, bewegten Sie sich schneller ? Wir wissen zumindest, dass vor mehr als 2,5 Milliarden Jahren verschiedene Lava ausgestoßen wurden, und seitdem beobachten wir kaum noch magmatische gesteinsströme, die beim abkühlen komatiiten hervorbrachten.

Sicher ist auch, dass die Plattentektonik einen wichtigen theoretischen Rahmen bildet, um die Geodynamik der Erde und damit die Entwicklung Ihrer Kontinente, Ozeane, Atmosphäre und natürlich Ihrer Biosphäre zu verstehen. Geologen würden also gerne wissen, wie und Wann diese Tektonik entstanden ist.

Die Erinnerung an Titan

Leider gibt es nur sehr wenige geologische Archive, die mehr als 4 Milliarden Jahre alt sind, weil die Plattentektonik selbst die Karten verwischt hat, indem Sie die Platten zerrissen und in Den Erdmantel subduziert hat, wodurch sich ein Kreis bildet, in dem sich Magmen bilden, um Eruptionen an der Oberfläche zu verursachen.

Die Geologen sind jedoch nicht völlig unbewaffnet. Sie können u.a. isotopengeochemische Techniken und Experimente zur Entstehung von Magmen, die in einem geodynamischen Kontext interpretiert werden, nutzen, um wertvolle Informationen daraus zu gewinnen.

Ein neues Beispiel dafür ist die Veröffentlichung eines Artikels in Science Advances durch ein Team von geochemikern, das sich mit der Bestimmung der abflussmengen von titanisotopen in Gesteinen aus dem späten Hadäischen und frühen Archäischen Alter beschäftigte, die die sogenannten Acasta-Gneis in Kanada bilden.

Forscher des renommierten Scripps Institute of oceanography (SIO) und der University of Chicago haben sich mehrere Proben dieser Gneis besorgt. Sie begannen damit, Sie zu Schmelzen, um vulkanische Glasperlen zu erhalten, die die Freisetzung von titanisotopen durch Auflösung dieser Proben in einer Säure erleichtert. Die ältesten gesammelten Gesteine waren 4,02 Milliarden Jahre alt, also kurz vor dem Ende der Hadäischen Konvention gelegt vor 4 Milliarden Jahren. Die jüngsten stammen aus dem frühen Archäischen, dem folgenden geologischen äon.

Die älteren Gneis trugen eine isotopensignatur der abflussmengen von titanisotopen, ähnlich der, die heute in Gesteinen gefunden wird, die mit heißen stellen verbunden sind. Die höchstens 3,75 Milliarden Jahre alten Gneis besaßen eine geochemische Signatur mit diesen Isotopen, die den Gesteinen sehr ähnlich sind, die mit subduktionsprozessen in Verbindung gebracht werden. Diese Prozesse sind jedoch genau jene, die beobachtet werden, wenn eine ozeanische tektonische Platte unter eine andere Platte geht. Beispiele dafür sind die Vulkane der Anden.

Man kann daraus keine Pauschale Schlussfolgerung ziehen, aber es scheint doch klar zu sein, dass es vor mindestens 3,75 Milliarden Jahren animierte Platten mit ähnlichen Bewegungen wie die moderne Plattentektonik geben musste.

Paläomagnetismus, ein Schlüssel zur Theorie der Plattentektonik

Die Entstehung der Plattentektonik zu verstehen, bedeutet auch, Ihre Auswirkungen auf die Entstehung und Entwicklung des Lebens zu verstehen. Wir durchsuchen also die Archive des Planeten, um mehr zu erfahren. Leider werden diese Archive immer knapper und verschwommen, wenn man Milliarden von Jahren zurückreicht. Wie Futura in den beiden vorhergehenden Artikeln erklärt hatte, erlauben Gesteine und die darin enthaltenen Mineralien jedoch, das Datum des Auftretens der Plattentektonik zu belasten.

Heute hat eine US-amerikanische Gruppe von Geowissenschaftlern mit der Wissenschaft des paläomagnetismus neue Einschränkungen geschaffen, wie er in einem in Science Advances veröffentlichten Artikel erklärt. Wenn diese Geologen Recht haben, dann haben Sie tektonische Platten-driftbewegungen von vor 3,2 Milliarden Jahren mit einer Geschwindigkeit identifiziert, die mit denen vergleichbar ist, die in den letzten Jahrzehnten gemessen wurden, nämlich in der Größenordnung von 2,5 Zentimetern pro Jahr.

Um zu verstehen, wie eine solche Schlussfolgerung erreicht werden konnte, muss man sich daran erinnern, dass die Wissenschaft des paläomagnetismus selbst aus mehreren Gründen von entscheidender Bedeutung war, um die Theorie der Plattentektonik zu etablieren.

So ist bekannt, dass, wenn eine Lava abkühlt, die darin enthaltenen magnetischen Mineralien sich je nach Richtung des lokalen Magnetfeldes magnetisieren. Alles geschieht, als ob im fels magnetisierte kompassnadeln erscheinen. Die Nadel zeigt nicht nur die Richtung des Nordpols an, sondern Ihre Neigung zur Oberfläche des Ortes ist in den Breitengraden nicht gleich, da die Richtung der Magnetfeldlinien davon abhängt. Es ist also möglich, nicht nur die position eines magnetischen paläopols zu schätzen, sondern auch die paläolatilität eines Ortes, wenn eine Lava ein Magnetfeld beim abkühlen registriert hat. Wenn man davon ausgeht, dass die Position der magnetischen Pole auf Der Erdoberfläche nur eine geringe abdrift aufweist, dann ist es möglich, die frühere Position eines kontinentalen Blocks anhand dieser paläomagnetischen Aufzeichnungen zu bestimmen.

Unterschiedliche Plattentektonik während des archaischen ?

Das team unter der leitung von forschern an der Harvard-universität durchgeführt von Roger Fu und Alec Brenner der Harvard Paleomagnetics Lab ist also gemacht, im jahr 2017, in die Pilbara craton in westaustralien, eines der ältesten stücke der erdkruste. Sie Entnahmen Gesteinsproben aus einem Lava-Block, der als honeyeater Basalt bekannt ist und sich vor etwa 3,18 Milliarden Jahren auf dem Meeresboden gebildet hat. Seine position zu dieser Zeit wurde unter Verwendung eines Magnetometers bestimmt, die seine magnetische Speicher und so genannte quantendiamantmikroskop zu Lesen. Dieses Mikroskop bildet Bilder von Magnetfeldern und Partikeln einer Probe. Es wurde in Zusammenarbeit von Forschern von Harvard und mit (Massachusetts Institute of Technology) entwickelt.

Die Geologen verglichen dann die erhaltenen Daten mit anderen Proben, die ebenfalls aus der Region Pilbara stammen, aber etwa 170 Millionen Jahre älter sind. Auf diese Weise fanden Sie heraus, dass sich die Lokalisierung des kratons vermutlich mit einer langsamen Drift bei einer durchschnittlichen Geschwindigkeit von 2,5 Zentimetern pro Jahr verändert hatte, wie bereits erwähnt. Vor allem scheint dies zu belegen, dass die kontinentale Drift bereits vor 3,35 Milliarden Jahren existierte, obwohl Sie vielleicht nicht mit der heutigen identisch war, wahrscheinlich mit vielen kleinen und wenigen kontinentalen Platten.

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