"Een wereld zien in een zandkorrel", de openingszin van het gedicht van William Blake, is een veelgebruikte uitdrukking die ook een deel van wat geologen doen weergeeft.
We observeren de samenstelling van minerale korrels, kleiner dan de breedte van een mensenhaar. Vervolgens extrapoleren we de chemische processen die ze voorstellen om over na te denken de opbouw van onze planeet zelf.
Nu hebben we die kleine aandacht naar nieuwe hoogten gebracht, kleine korrels verbonden met de plaats van de aarde in de galactische omgeving.
Uitkijken naar het heelal
Op een nog grotere schaal proberen astrofysici het universum en onze plaats daarin te begrijpen. Ze gebruiken natuurkundige wetten om modellen te ontwikkelen die de banen van astronomische objecten beschrijven.
Hoewel we het oppervlak van de planeet kunnen zien als iets dat volledig wordt gevormd door processen binnenin De aarde zelf heeft onze planeet ongetwijfeld de effecten van haar kosmische omgeving gevoeld. Dit bevat periodieke veranderingen in de baan van de aarde, variaties in de output van de zon, gammaflitsen en natuurlijk meteorietinslagen.
Gewoon kijken naar de maan en het pokdalige oppervlak zou ons daaraan moeten herinneren, aangezien de aarde meer dan 80 keer massiever is dan zijn grijze satelliet. Recent werk heeft zelfs gewezen op het belang van meteorietinslagen in de productie van continentale korst op aarde, helpen om drijvende "zaden" te vormen die in zijn jeugd op de buitenste laag van onze planeet dreven.
Wij en ons internationale team van collega's hebben nu een ritme geïdentificeerd in de productie van deze vroege continentale korst, en het tempo wijst op een echt groots aandrijfmechanisme. Dit werk is zojuist gepubliceerd in het tijdschrift Geologie.
Het ritme van de korstproductie op aarde
Veel gesteenten op aarde worden gevormd uit gesmolten of halfgesmolten magma. Dit magma is ofwel rechtstreeks afgeleid van de mantel - de overwegend vaste maar langzaam stromende laag onder de aardkorst - of van het opnieuw koken van zelfs oudere stukjes reeds bestaande korst. Als vloeibaar magma afkoelt, bevriest het uiteindelijk tot vast gesteente.
Door dit afkoelingsproces van magmakristallisatie groeien minerale korrels en kunnen ze elementen zoals uranium vasthouden die in de loop van de tijd vergaan en een soort stopwatch produceren, hun leeftijd opnemen. Niet alleen dat, maar kristallen kunnen ook vastlopen andere elementen die de samenstelling van hun ouderlijk magma volgen, zoals hoe een achternaam iemands familie zou kunnen volgen.
Met deze twee stukjes informatie - leeftijd en samenstelling - kunnen we vervolgens een tijdlijn van korstproductie reconstrueren. Vervolgens kunnen we de belangrijkste frequenties decoderen met behulp van de wiskundige tovenarij van de Fourier-transformatie. Deze tool decodeert in feite de frequentie van gebeurtenissen, net zoals het ontcijferen van ingrediënten die in de blender zijn gegaan voor een taart.
Onze resultaten van deze benadering suggereren een ritme van ongeveer 200 miljoen jaar voor de korstproductie op de vroege aarde.
Onze plek in de kosmos
Maar er is een ander proces met een vergelijkbaar ritme. Ons zonnestelsel en de vier spiraalarmen van de Melkweg draaien beide rond het superzware zwarte gat in het centrum van de melkweg, maar ze bewegen met verschillende snelheden.
De spiraalarmen draaien met een snelheid van 210 kilometer per seconde, terwijl de zon voortsnelt met 240 km per seconde, wat betekent dat ons zonnestelsel in en uit de armen van de melkweg surft. Je kunt de spiraalarmen zien als dichte gebieden die de doorgang van sterren vertragen, net als een verkeersopstopping, die alleen verder op de weg (of door de arm) verdwijnt.
Dit model resulteert in ongeveer 200 miljoen jaar tussen elke ingang die ons zonnestelsel in een spiraalarm van de melkweg maakt.
Er lijkt dus een mogelijk verband te bestaan tussen de timing van de korstproductie op aarde en de tijd die nodig is om om de galactische spiraalarmen te draaien, maar waarom?
Stakingen vanuit de cloud
In de verre uithoeken van ons zonnestelsel, een wolk van ijzig rotsachtig puin genaamd de Oort wolk wordt verondersteld om onze zon te draaien.
Terwijl het zonnestelsel periodiek in een spiraalarm beweegt, wordt voorgesteld om door interactie met de Oortwolk materiaal uit de wolk los te maken, waardoor het dichter bij het binnenste zonnestelsel komt. Een deel van dit materiaal kan zelfs de aarde treffen.
De aarde ondervindt relatief frequente inslagen van de rotsachtige lichamen van de asteroïdengordel, die gemiddeld aankomen met snelheden van 15 km per seconde. Maar kometen die uit de Oortwolk worden uitgestoten, komen veel sneller aan, gemiddeld 52 km per seconde.
We stellen dat het deze periodieke hoge-energetische effecten zijn die worden bijgehouden door het record van korstproductie bewaard in kleine minerale korrels. Komeetinslagen graven enorme volumes van het aardoppervlak op, wat leidt tot het smelten van de mantel door decompressie, niet veel anders dan een kurk op een fles bruis te laten vallen.
Dit gesmolten gesteente, verrijkt met lichte elementen zoals silicium, aluminium, natrium en kalium, drijft effectief op de dichtere mantel. Hoewel er veel andere manieren zijn om continentale korst genereren, is het waarschijnlijk dat impact op onze vroege planeet gevormde drijvende korstzaden. Magma geproduceerd uit latere geologische processen zou zich aan die vroege zaden hechten.
Voorbodes van onheil of tuinders voor het aardse leven?
Continentale korst is van vitaal belang in de meeste natuurlijke cycli van de aarde - het interageert met water en zuurstof en vormt nieuwe verweerde producten, die de meeste metalen en biologische koolstof bevatten.
Grote meteorietinslagen zijn catastrofale gebeurtenissen die: kan het leven vernietigen. Toch kunnen inslagen heel goed de sleutel zijn geweest tot de ontwikkeling van de continentale korst waarop we leven.
Met de recente passage van interstellaire asteroïden door het zonnestelsel zijn sommigen zelfs zo ver gegaan om te suggereren dat ze overgezet leven door de kosmos.
Hoe we hier ook kwamen, het is ontzagwekkend op een heldere nacht om naar de lucht te kijken en de sterren te zien en de structuur die ze volgen, en dan naar je voeten te kijken en de minerale korrels, rots en continentale korst eronder te voelen - allemaal verbonden door een zeer groots ritme inderdaad.
Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanaf The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees de originele artikel.
Krediet van het beeld: Pexels / 9143 afbeeldingen
