Jak powstały kontynenty na Ziemi? Najpopularniejsza teoria może być błędna
Kontynenty stanowią najbardziej charakterystyczny element skorupy Ziemi, a ich powstanie mogło być kluczowe dla powstania na naszej planecie życia. Ale naukowcy wciąż spierają się co do tego, jaki proces doprowadził do ich powstania. Najpopularniejsza teoria została właśnie podana w wątpliwość.
Skorupa ziemska składa się z dwóch różnych typów powierzchni. Starszej, grubszej skorupy kontynentalnej i młodszej, gęstej skorupy oceanicznej. Różnica polega na stosunkowo niewielkiej zawartości żelaza w skorupie kontynentalnej. Ten niedobór sprawia, że płyty kontynentalne są lżejsze i wznoszą się nad poziom morza, tworząc lądy.
Jak powstały kontynenty na Ziemi? Zagadka pozostaje nierozwikłana
Najpopularniejszą przez lata teorią tłumaczącą różnice w zawartości żelaza była ta mówiąca o tym, że za usuwanie żelaza ze skorupy ziemskiej odpowiada krystalizacja zawierających żelazo minerałów - granatów - do której miało dochodzić w magmie pod wulkanami. Granaty miały pozostawać w głębinach, usuwając żelazo z wierzchnich warstw skorupy ziemskiej. Nowe badania kwestionują jednak tę teorię, zmuszając geologów do ponownego przemyślenia, w jaki sposób to żelazo mogło zostać usunięte z materiału, z którego powstały kontynenty.
"Do stworzenia stabilnych granatów potrzeba wysokiego ciśnienia, a magma o niskiej zawartości żelaza znajduje się w miejscach, w których skorupa ziemska nie jest bardzo gruba, więc ciśnienie nie jest tam bardzo wysokie" - pisze autorka badania, prof. Elizabeth Cottrell z Narodowego Muzeum Historii naturalnej w USA.
Aby przetestować teorię, zespół odtworzył w laboratorium warunki panujące w głębi Ziemi za pomocą pras znajdujących się w laboratorium wysokociśnieniowym Muzeum Smithsonian oraz na Uniwersytecie Cornell. Tłoki wielkości małej lodówki mogą wywierać ogromne ciśnienie na małe próbki skał. Całość jednocześnie podgrzewana jest do wysokich temperatur przez piec.
Wulkan w laboratorium
Badacze wytworzyli w ten sposób ciśnienia 15 tys. do 30 tys. razy większe niż panujące na powierzchni Ziemi. Piec podgrzewał próbki do 950-1230 stopni Celsjusza, temperatur wystarczających do stopienia skał. Przeprowadzono 13 testów odtwarzających warunki w różnych punktach skorupy ziemskiej.
Stworzone w wyniku eksperymentu granaty porównano z naturalnymi. Okazało się, że wyhodowane w warunkach przypominających te panujące w miejscach, gdzie tworzy się skorupa kontynentalna, nie wchłonęły wystarczającej ilości żelaza. Ich obecność nie tłumaczy więc różnic w zawartości żelaza w różnych obszarach skorupy ziemskiej, a co za tym idzie, nie tłumaczy, dlaczego kontynenty są lżejsze i wznoszą się ponad skorupę oceaniczną.
"Te wyniki sprawiają, że model krystalizacji granatu jest niezwykle mało prawdopodobnym wyjaśnieniem, dlaczego magma z wulkanów łuku kontynentalnego jest utleniona i pozbawiona żelaza" - mówi Cottrell. Naukowcy nie są jednak jeszcze w stanie zaproponować alternatywnego wyjaśnienia procesu, który doprowadził do utworzenia kontynentów. Zagadka pozostaje nierozwikłana.
