Plaka tektoniği, kayaları eritip karıştırarak farklı kimyasal bileşimlere sahip magmalar üretir. Rochester’daki jeologlar, 4 milyar yıldan uzun bir süre önce Dünya’daki levha tektoniği aktivitesiyle ilgili değerli bilgileri ortaya çıkarmak için bu kimyasal kanıtları kullanıyor.
Zirkon kristalleri ve magmalar, Dünya’da meydana gelen eski levha tektoniği aktivitesine dair yeni bilgiler ortaya koyuyor milyarlarca yıl önce.
Dünya sürekli gelişen ve sürekli dönüşen bir gezegendir. Dağların, okyanusların ve volkanik patlamaların oluşumu, gezegenimizin yüzeyinin sürekli dalgalanmasını gösterir. Bu dönüşümlerin merkezinde, Dünya’nın kabuk levhalarının hareketini içeren levha tektoniğinin kuvvetli kuvveti vardır. Bu temel mekanizma, yalnızca gezegenimizin mevcut manzarasını şekillendirmekle kalmadı, aynı zamanda geleceğini belirlemede de etkili olmaya devam ediyor.
Bununla birlikte, Dünya tarihinin ilk aşamalarında levha tektonik aktivitesi nasıldı? Bu süreç, yaşamın ortaya çıktığına inanıldığında mı gerçekleşti?
Laboratuvarda doktora sonrası araştırma görevlisi olan Wriju Chowdhury, “Modern Dünya’nın dinamik tektonik doğası, günümüzde yaşamın var olmasının nedenlerinden biridir” diyor. Rochester Üniversitesi’nde yer ve çevre bilimleri doçenti olan Dustin Trail’in. “Erken Dünya’nın jeodinamiğini ve litolojik çeşitliliğini keşfetmek, gezegenimizde yaşamın ilk olarak nasıl başladığına dair keşiflere yol açabilir.”
Chowdhury, Nature Communications’da yayınlanan ve Rochester araştırmacılarının küçük zirkon kristalleri, erken Dünya’daki magmalar ve plaka tektonik aktivitesi hakkında bilgi açığa çıkarmak için. Araştırma, levha tektoniğinin büyük olasılıkla 4.2 milyar yıldan daha uzun bir süre önce, yaşamın gezegenimizde ilk oluştuğu düşünüldüğünde meydana geldiğine dair kimyasal kanıtlar sağlıyor. Bu bulgu, diğer gezegenlerde yaşam arayışında faydalı olabilir.
Levha tektoniği, Dünya kabuğunun yaratılmasına ve yok edilmesine güç verir
Modern Dünya’daki levha tektoniği “son derece önemlidir” diyor Trail, çünkü “yerkabuğunun yaratılması ve yok edilmesi için baskın mekanizmadır.”
Dünya, döngüsel olarak yok edilen ve yaratılan hareketli bir üst kabuğa sahip olduğu bilinen tek gezegendir. Süreç, demir ve magnezyum gibi kritik elementleri dünyanın içinden yüzeyine taşır ve Dünya’nın su ve karbon döngülerini kontrol eder. Ancak, jeologlar için daha da önemlisi, plaka tektoniği, ilgili kayalara ve “yıkımın” meydana geldiği yere bağlı olarak, belirli kimyasal yapılarla magmalar oluşturmak için kayaları eritir ve karıştırır. Bu nedenle, magmanın kimyasal yapısı, onu oluşturan tektoniğin tarzını gösterebilir.
Küçük zaman kapsülleri olarak antik kristaller
Chowdhury ve meslektaşları, araştırmalarını zirkonları, yani kayalardaki küçük kristalleri kullanarak gerçekleştirdiler. küçük zaman kapsülleri gibi. Zirkonlar, kristallerin oluştuğu zamanda kristallere kilitlenmiş eser miktarda kimyasal elementler içerir. Araştırmacılar zirkonları tarihlendiriyor ve daha sonra zirkonların kristalleştiği ana magmaların kimyasal yapısı hakkında bilgi veren zirkonlarla geriye doğru çalışıyor. Araştırmacılar daha sonra, zirkonların oluştuğu dönemde, erken Dünya’nın fiziksel ve kimyasal ortamını yeniden oluşturmak ve levha tektonik stillerini anlamak için magmalar hakkındaki bilgileri kullanırlar. Bu durumda zirkonlar yaklaşık 3,8 ila 4,2 milyar yaşındaydı.
Chowdhury’ye göre çoğu araştırmacı, farklı tektonik senaryolar sunmak için olasılık modelleri oluşturmak üzere zirkonları kullanarak erken Dünya hakkında bilgi çıkarıyor. Chowdhury ve meslektaşları, yalnızca zirkonları değil, aynı zamanda ana magmaları da tanımlamak için bir adım daha ileri gittiler.
“Ana magmalar, kaynağa, yani gerçek tektonik stile daha yakın oldukları için çok daha doğrudan ve güvenilirdirler,” Chowdhury diyor. “Çalışmamız, zirkonların silikon ve oksijen izotopik içeriğini ve ana magmaların daha önce birleştirilmemiş ve sunulmamış eser element içeriğini açıklıyor.”
Chowdhury, Trail ve meslektaşları, aralarında kimyasal benzerlikler buldular. Cascade ve Aleutian Ada zincirleri veya Japonya ve And Dağları’ndaki alanlar gibi tektonik olarak aktif levha sınırlarında oluşan erken Dünya magmaları ve modern magmalar.
Trail, “Bu, antik çağlardan modern zamanlara tektonik sürekliliğe işaret ediyor” diyor. . “Yani, araştırmamız dünyanın milyarlarca yıl önce bugünkü gibi davranmış olabileceğini gösteriyor.”
Yaşanabilir bir gezegenin temel bir özelliği
Araştırmacılar, Chowdhury, jeoloji camiasının bu noktalarda bölünmüş olduğuna dikkat çekerek, levha tektoniği başladığında yaşam vardı – “ne yaşam ne de tektoniğin henüz kesin bir başlangıç tarihi yok” diyor. Ancak yeni veriler, levha tektoniğinin 4,2 milyar yıldan daha uzun bir süre önce meydana gelmiş olabileceğini düşündüren kimyasal kanıtlar sağlıyor.
Durum ne olursa olsun, levha tektoniğinin şu anda Dünya’nın ılıman bir yaşam ortamına sahip olmasının temel nedenlerinden biri olduğunu belirtiyor— ve diğer gezegenlerde yaşanabilir yaşam ortamları arayışında önemli bir faktör olabilir.
“Gezegensel bir dinamizm varsa, yaşamın ortaya çıkma şansı kat kat artar,” diyor.
Referans : “Eoarchean ve Hadean melts, yay benzeri eser element ve izotopik imzaları ortaya çıkarır”, yazan Wriju Chowdhury, Dustin Trail, Martha Miller ve Paul Savage, 28 Şubat 2023, Nature Communications.
DOI: 10.1038/s41467-023 -36538-5
Çalışma, Ulusal Bilim Vakfı ve NASA tarafından finanse edildi.