Tektonske ploče su se kretale pre 3,5 milijardi godina, pokazuje studija sa Harvarda

Istorija Zemlje je zapisana na velikim tablama tektonskih ploča. Kretanje ploča oblikovalo je kopnene mase, formiralo okeane i stvorilo raznolike klime i staništa koja su postavila pozornicu za evoluciju i raznolikost života.

Međutim, ova velika drama počinje velikom misterijom: kad su kontinentalne i okeanske ploče počele da se kreću? Da li je litosfera počela da se kreće ubrzo nakon formiranja Zemlje pre 4,5 milijardi godina ili tek tokom poslednjih milijardu godina?

Preporučujemo

Nova studija harvardskih geonaučnika predstavlja najstariji direktni dokaz kretanja ploča pre 3,5 milijardi godina. Naučnici su otkrili da su kretanja ploča – iako ne nužno modernog tipa – oblikovala ranu istoriju naše planete.

„Predložen je ogroman raspon perioda. Ova studija omogućava da kažemo da se pre tri i po milijarde godina ploče kreću po površini Zemlje“.

Nova otkrića dolaze od nekih od najstarijih očuvanih stena na svetu u regionu Pilbara u Zapadnoj Australiji, koji sadrži formacije iz arhaika, kad je Zemlja bila domaćin ranog mikrobnog života i kad su je uveliko bombardovali astronomski objekti. Područje Pilbara sadrži dokaze o nekom od najranijeg poznatog života, stromatolitske i mikrobijalitske depozite od jednoćelijskih organizama poput cijanobakterija.

Profesor Rodžer Fu je stručnjak za paleomagnetizam, granu geofizike koja ispituje promene u Zemljinim magnetnim poljima radi rekonstrukcije rane istorije planete. Prošle godine je objavljen rad o drevnom udaru meteora na istoku Pilbare.

Pored otkrivanja svojstava Zemljinog magnetnog polja, paleomagnetizam se takođe može koristiti za praćenje kretanja ploča. Analizirajući magnetne signale drevnih mineralnih zrna, istraživači mogu saznati orijentaciju i geografsku širinu stena u vreme formiranja – koristeći tako drevne uzorke kao prastare GPS jedinice.

„Gotovo sve posebno u pogledu Zemlje ima neke veze sa tektonikom ploča na nekom nivou“, rekao je Fu. „U nekom trenutku je Zemlja od samo još jedne planete u Sunčevom sistemu sa sličnim materijalima postala nešto vrlo posebno. Smatra se da je zbog tektonike ploča krenula tim putem“.

U novoj studiji, istraživači su analizirali više od 900 uzoraka stena sakupljenih sa više od 100 lokacija u oblasti zvanoj Nort Pol Dom.

Uzorci su više puta mereni dok su zagrevani na sve veće temperature do 590 stepeni Celzijusovih dok minerali magnetita nisu izgubili magnetizaciju. Postepeno zagrevanje omogućava istraživačima da izoluju magnetne signale iz različitih perioda u istoriji stene. Sve u svemu, analiza je trajala oko dve godine.

U feromagnetnim mineralima, orijentacija elektrona služi kao igla kompasa koja pokazuje prema magnetnom polu. Orijentacija elektrona takođe daje nagoveštaje o položaju na trodimenzionalnom globusu u odnosu na magnetni pol kad se stena formirala – dajući tako indikaciju geografske širine.

Analizirajući niz stena iz perioda od 30 miliona godina odmah nakon perioda pre 3,5 milijardi godina, otkrili su da se deo formacije istočne Pilbare pomerio u geografskoj širini sa 53 stepena na 77 stepeni – pomeranje od desetina centimetara godišnje tokom nekoliko miliona godina – i rotirao u smeru kazaljke na satu za više od 90 stepeni. (Pošto se magnetni pol povremeno obrće, ostaje neizvesno da li se ovo kretanje dogodilo na severnoj ili južnoj hemisferi.) U roku od oko 10 miliona godina, kretanje se usporilo, nakon čega je usledio period malog kretanja.

Da bi uporedili ovo kretanje sa drugim lokacijama iz arhaika, istraživači su ispitivali istovremenu lokaciju u Južnoafričkoj Republici, Barberton Grinston Belt. Prethodne paleomagnetne studije su pokazale da se ta lokacija nalazila blizu ekvatora i bilo skoro stacionarna tokom istog vremenskog intervala. Izgleda da su dva udaljena regiona imala različite obrasce pomeranja.

U modernom svetu, Severnoamerička i Evroazijska ploča se sad udaljavaju jedna od druge za oko 2,5 centimetra godišnje.

Ostaje otvoreno pitanje kad i kako je Zemlja stekla svoj sadašnji oblik tektonike ploča, koju geofizičari nazivaju „aktivnim poklopcem“. Razne teorije kažu da je rana Zemlja imala „stagnantan poklopac“ (jednu neprekinutu globalnu ploču), „spor poklopac“ (ploče koje se sporo kreću) ili „epizodni poklopac“ (ploče koje se kreću sporadično). Nova studija isključuje stagnantni poklopac, ali ne može da otkrije koji model kretanja ploča je bio najverovatniji.

„Vidimo kretanje tektonskih ploča, što zahteva da su postojale granice između tih ploča i da litosfera nije bila neka velika, neprekidna ljuska preko planete, kao što su mnogi ranije tvrdili“, kažu istraživači. „Umesto toga, bila je segmentirana u različite delove koji su se mogli kretati jedan u odnosu na drugi.“

Takođe je otkriven najstariji poznati slučaj geomagnetnog preokreta – fenomena u kom se magnetno polje planete povremeno preokretalo. Nakon preokreta, igla kompasa bi pokazivala jug umesto severa.

Veruje se da ovim fenomenom upravlja „dinamo akcija“ koja uključuje konvekciju istopljenog gvožđa u Zemljinom jezgru koja proizvodi električne struje i magnetna polja. Poslednji obrt se dogodio pre oko 780.000 godina.

Novi dokazi sugerišu da su se pre 3,5 milijardi godina preokreti događali ređe nego u novijoj istoriji. To samo po sebi nije konkluzivno, ali sugeriše da je dinamo možda bio u malo drugačijem režimu nego danas.

(Telegraf Nauka/EurekAlert)