Den tidlige jord var et infernalt sted: varm, rystende, hurtigt roterende og bombarderet af rumskrater, inklusive et Mars-størrelse legeme, hvis påvirkning skabte månen.
Den samme påvirkning gjorde også hele overfladen af den nydannede jord til et smeltet magmahav. Nu finder ny forskning, at planetens hurtige omdrejning kan have påvirket, hvordan dette smeltede hav afkøles.
Hastigheden af jordens rotation kan have påvirket, hvor mineralet silikat krystalliserede og bundfaldt, mens magmahavet størknet, fandt den nye undersøgelse. Den ujævne ophobning af silikat og andre mineraler kan have haft indflydelse på starten af pladetektonik eller måske endda være med til at forklare den underlige sammensætning af dagens mantel, sagde Christian Maas, en geofysiker ved Universitetet i Münster i Tyskland.
Hot Earth
Maas er hovedforfatter for den nye undersøgelse, der undersøger, hvordan det gamle magmahav afkøledes og mineraler der inde i krystaliserede. Disse processer begyndte alle for ca. 4,5 milliarder år siden, ikke længe efter Jorden dannedes, da et planetkrop på størrelse med Mars smækkede ind i den nyfødte planet. Påvirkningen bankede en del af affald, der dannede månen, samtidig med at den skabte så meget varme, at Jordoverfladen blev et hav af magma, der var flere tusinde miles dybt.
"Det er virkelig vigtigt at vide, hvordan magmahavet så ud," fortalte Maas til Live Science. Da det varme hav afkøles, satte det scenen for al den geologi, der skulle komme næste, inklusive pladetektonik og planetens moderne lagdelte, kappe-og-skorpe-arrangement.
En ting, som ikke mange forskere har overvejet, sagde Maas, er, hvordan Jordens rotation ville have påvirket afkølingen. Ved hjælp af en computersimulering behandlede Maas og hans kolleger dette spørgsmål og modellerede krystallisationen af en type mineral, silikat, der udgør en stor del af jordskorpen.
Køl ned
Simuleringen viste, at hastigheden på planetens rotation påvirkede, hvor silikatet lagrede sig i de tidlige stadier af magmahavets afkøling, hvilket sandsynligvis skete over tusind til en million år. Med langsom rotation i området fra 8 til 12 timer pr. Omdrejning forbliver krystallerne i suspension og forbliver jævnt fordelt over magmahavet.
Efterhånden som rotationshastigheden øges, ændres krystalfordelingen. Med moderat eller høj hastighed sætter krystaller sig hurtigt til bunden ved nord- og sydpolen og bevæger sig til den nederste halvdel af magmahavet nær ækvator. På de midterste breddegrader forbliver krystallerne suspenderede og er jævnt fordelt.
Ved de meget hurtigste rotationshastigheder - en fuld rotation på ca. 3 til 5 timer - ophobes krystallerne ved bunden af magmahavet uanset breddegrad. Konvektion i den roiling magma nær de polære regioner fik imidlertid gentagne gange krystallerne til at boble op, så det krystalliserede lag var ikke særlig stabilt.
Videnskabsmænd ved ikke nøjagtigt, hvor hurtigt den tidlige jord roterede, skønt de vurderer, at den drejede helt rundt i cirka 2 til 5 timer på tidspunktet for magmahavets eksistens.
Undersøgelsen, der blev offentliggjort i den kommende maj-udgave af tidsskriftet Earth and Planetary Science Letters, overvejede ikke andre typer mineraler eller modellerede silikatfordelingen ud over den første fase af magmahavets krystallisering. At tilføje andre mineraltyper til modellen er det næste trin, sagde Maas.
Han tilføjede, at han også er interesseret i at studere senere planetariske virkninger. Ikke længe efter den gigantiske, månedannende påvirkning blev Jorden sandsynligvis ramt med mindre rumsten, sagde Maas. Hvis jordens rotation fik magmahavet til at krystallisere ujævnt, kunne mineralerne i disse bunker af interstellært affald have været inkorporeret i Jorden meget forskelligt afhængigt af hvor de landede, sagde han.
Det er heller ikke klart, om nutidens mantel holder spor efter denne fyrige begyndelse. Den moderne mantel er lidt af et mysterium. Særligt forvirrende er "klatterne", to kontinentalstørrelser med varm klippe, der altid bremser eventuelle seismiske bølger fra jordskælv, der passerer gennem. Korrekt kendt som "store lav-forskydningshastighedsprovinser" eller LLSVP'er, er disse klatter hver 100 gange højden på Mount Everest, men ingen ved, hvad de er lavet af, eller hvorfor de er der.
Der er mange prikker, der stadig ikke er forbundet mellem nutidens mantel-anomalier som klatter og det gamle magmahav fra den tidlige jord, sagde Maas. Måske er alle spor fra det fyrige hav længe blevet slettet af geologiske kræfter, tilføjede han. Men at finde ud af, hvordan planets oprindelige faste overflade så ud, kunne hjælpe med at forklare, hvordan den udviklede sig til sin nuværende tilstand.
