Jorden mangler noget af sin skorpe, og nu har videnskabsfolk en ny føring på hvad der er skylden: En masse gletsjere.
For næsten 720 millioner år siden blev Jorden tiltrukket af global is, en æra kendt som Snowball Earth. Slibningen af disse verdensomspændende isark kan have bulldozeret mellem 1,8 og 3 mil (3 og 5 kilometer) skorpe i oceanerne, rapporterede forskere 31. december. Der knuste pladetektonik det tilbage i Jordens varme midterste lag, mantlen, genanvendelse det ind i ny rock.
Hvis forskerne har ret, forklarer Snowball Earth et meget underligt træk ved geologi kaldet den store uoverensstemmelse. Set overalt i verden henviser denne uoverensstemmelse til et lag, hvor sedimentære klipper er blevet afsat lige oven på den ældste kældergrund i skorpen. Bizarrely mangler hundreder af millioner af år med sedimentære lag mellem denne stødende eller metamorfe kælder og den ældste bevarede sedimentære klipper. I Grand Canyon, for eksempel, mangler en forbløffende 1,2 milliarder år med sten simpelthen.
Mineral mysterium
C. Brenhin Keller, en geokronolog ved University of California, Berkeley, forsøgte ikke at forklare den store uoverensstemmelse, da han lancerede sin forskning på zirkoner, mineraler, der er så hårde og hårdføre, at de overlever længere end nogen andre dele af skorpen på jorden. De ældste zirkoner er 4,4 milliarder år gamle, kun 165 millioner år yngre end selve planeten.
Fordi zirkoner kan overleve næsten alt, de registrerer jordskorpen, selvom de er smeltet, genblandet og genanvendt i mantlen for at danne ny klippe. Keller og hans team indsamlede data om omkring 34.000 zirkoner med fokus på værdierne af bestemte isotoper eller molekylære varianter, kaldet hafnium-176 og hafnium-177.
Hafnium-176 er en isotop af det sølvfarvede metalliske element hafnium, der dannes under radioaktivt henfald af lutetium, et andet sølvfarvet element. Lutetium har en tendens til at forblive inden i mantlen snarere end at blive integreret i magma og skyde ind i skorpen via vulkanudbrud, fortalte Keller til Live Science. Som et resultat er mantelen særlig rig på lutetium, og dermed er den også rig på hafnium-176, der dannes som lutetiumfald. Skorpen er til sammenligning rigere på en anden isotop af hafnium, hafnium-177. Af denne grund kan forholdet mellem hafnium-176 og hafnium-177 i en zirkon fortælle forskere, om den zirkon, der er dannet af magma, der stammer fra mantlen - eller fra magma, der blev genanvendt fra smeltningen af den gamle skorpe.
Genanvendt skorpe
Til Keller og hans kollegers overraskelse afslørede forholdet i zirkonen, at en stor mængde gammel skorpe var blevet genanvendt og omsmeltet for at fremstille nye zirkoner, og alt på én gang. Det var "virkelig dramatisk," sagde Keller.
”Hvis du vil gøre dette på global skala, skal du få en masse skorpe varm og smelte den til ny magma,” sagde han.
For at gøre det hurtigt, ville en masse skorpe hurtigt smelte i den nederste skorpe, sagde Keller, eller den skulle skubbes ned i mantlen ved havbunden i en proces kaldet subduktion. Heldigvis efterlader rejse gennem vand et specifikt sæt molekylære fingeraftryk på iltmolekylerne inden i zirkoner, så Keller og hans team kunne kontrollere, om zirkonerne (og klipperne, der engang var vært for dem) havde taget en vandig rejse. Det viser sig, at de havde det.
Der opstod en historie: Massive mængder skorpe, der snarere pludselig blev overført til havunderduktionszoner for at blive knust ned i mantelen. Men hvis al den skorpe bevægede sig i havet, burde nogen sandsynligvis have bemærket erosionen, sagde Keller.
”Og det har vi faktisk - i den store uoverensstemmelse,” sagde han.
Aftørret rent
Keller indrømmer, at dette er en ekstraordinær påstand og vil kræve ekstraordinær beviser. Han og hans kolleger tog et skridt hen imod at fremlægge noget af det bevismateriale ved at se på en anden forskningslinje om påvirkningskrater. For omkring 700 millioner år siden, fandt de, jordens påvirkningskrater blev udslettet næsten rene. Kun to enorme kratere, Sudbury-bassinet i Canada og Vredefort-krateret i Sydafrika, var forud for Snowball Earth - og disse kratere var svimlende enorme, oprindeligt målte henholdsvis 93 km (300 km) og 185 km (300 km) på tværs. De er blevet eroderet til en brøkdel af deres oprindelige størrelse.
Keller og hans team mener, at gletsjlerne i Snowball Earth tørrede alle andre slagkratere ud og skraber lidt væk fra toppen af Sudbury og Vredefort. Ved deres beregninger blev et gennemsnit på mellem 1,8 og 3 lodrette miles (3 og 5 km) skorpe skrabet væk af Snowball Earth's isplader i løbet af 64 millioner år. På nogle steder, sagde Keller, var tabet større, og i andre tabte man ingen skorpe overhovedet.
Isen skulle have været nødt til at barbere kun et gennemsnit på 0,0625 mm (0,0625 millimeter) snavs og klippe af skorpen hvert år for at opnå dette resultat, sagde Keller. Det er en brise selv for moderne gletsjere, sagde han. I dag er erosionshastighederne for kontinentale isark fra 0,004 til 0,19 tommer (0,1 til 4,8 mm), med stejle bjerggletsjere, der bevæger sig næsten 4 tommer (100 mm) af sten og snavs årligt.
Forskere havde før betragtet gletsjere som en mulig årsag til den store uoverensstemmelse, men ideen var stort set blevet forladt, sagde Keller. En artikel fra 1973 om ideen fra University of North Carolina geolog William White kunne ikke samle et enkelt citat af andre forskere. Andre teorier inkluderer det umulige (gigantiske tidevand, der udslettet landet rent, men ville have krævet, at månen dannede milliarder af år senere, end den faktisk gjorde) og den mere fornuftige (opløftning og efterfølgende forvitring af et massivt superkontinent).
Det er muligt, at både løft og gletsjere spillede en rolle i at rydde kilometer af skorpe, sagde Keller. I 2013 fandt forskere, at klipper fra Snowball Earth-æraen havde fanget og opbevaret kuldioxid fra atmosfæren, måske fordi ekstrem forvitring havde gjort klipperne særligt porøse. Denne indfangning af kuldioxid kunne have udløst global afkøling, den bagside af den globale opvarmning, der forekom i moderne tid på grund af forbrænding af fossile brændstoffer. Afkøling kunne have ført til et globalt isklima, og de resulterende gletsjere kunne da have fremkaldt erosionen endnu mere.
Keller og hans team arbejder for at få finansiering til at teste de dybe kælderbergarter under den store uoverensstemmelse for at finde ud af, hvornår de blev løftet til overfladen. Ved at afsløre tidspunktet for opløftningen og glaciationen, sagde han, kunne det hjælpe med at afklare, hvad der udløste Snowball Earth - og hvad der i sidste ende er ansvarlig for Jordens forsvindende skorpe.
Redaktørens note: Denne artikel blev opdateret for at indikere, at månen ville have brug for at danne "senere" ikke "tidligere", som det var blevet sagt, for at understøtte en gigantisk tidevandsteori for at forklare de manglende lag.
