Jordens kontinent kan ha blitt født under store fjellkjeder som Andesfjellene.
Ny forskning som kombinerer et mystisk manglende sporelement, en 66 millioner år gammel stein burped opp av en gammel vulkan, og en database med all bergkjemien analysert av forskere i det siste århundre forklarer hvorfor Jorden har kontinenter. Studien ble publisert 16. januar i tidsskriftet Nature Communications, og antyder at der fjellene blir født, det er også kontinenter.
"Det er som et puslespill," sa studieleder Ming Tang, en postdoktor i geologi ved Rice University i Houston. "Det mangler en del i dette kontinentale puslespillet, og det ser ut til at vi fant svaret."
Det manglende stykket
Det manglende stykket er et sjeldent jordmetall kalt niob. I jordas midtre lag, kalt mantelen, så vel som i den haviske skorpen (den delen av planetens ytre lag dekket av hav), forekommer niob og et annet sjeldent jordelement, tantal, vanligvis i et jevnt forhold. Den kontinentale skorpen er rar, fortalte Tang til Live Science. Skorpen som utgjør kontinentene er relativt lav i niob.
Tilfellet med det savnede niobiet i den kontinentale skorpen har skadet geovitenskapsmenn i flere tiår. Tang jaktet på den i en berggeokjemidatabase opprettholdt av Max Planck Institute i Tyskland. Han søkte subduksjonssoner, der jordskorpen kverner inn i mantel- og magmasformen. Den magmaen, når den er avkjølt, har potensialet til å skape kontinenter. Niob manglet ikke på tvers av mange av disse subduksjonssonene, fant Tang. Men det var bisarr fraværende i særlig fjellbyggende regioner som Andesfjellene.
Andesfjellene er en massiv fjellbyggingsregion, drevet av den nærliggende tektonikken i en subduksjonssone. Mens den oseaniske jordskorpen utenfor kysten av Sør-Amerika knasker under den kontinentale jordskorpen, stiger de rastløse Andesfjellene, og magma spyr fra noen av vulkanene med høyeste høyde på jorden, sa Tang.
Regioner som Andesfjellene - som danner toppen av en subduksjonssone - er kjent som kontinentale buer, og de er spesielle fordi skorpen der er omtrent dobbelt så tykk som vanlig kontinentalskorpe, sa Tang. Dessverre er kjemien til bergartene i bunnen av denne skorpen et mysterium. Disse fjellene er utilgjengelige på nesten 80 mil under overflaten.
Gå inn i xenolitten
Heldigvis pleide Sierra Nevada-fjellene i det vestlige USA å være en aktiv fjellbyggingsregion, som Andesfjellene i dag. Tang sammen med Rice University-petrolog Cin-Ty Lee og kollegene deres analyserte en steinprøve som dannet for rundt 66 millioner år siden og ble presset til overflaten i et vulkanutbrudd for rundt 25 millioner år siden. Denne bergarten, kalt en xenolit, dannet opprinnelig dypt ved basen av Sierra Nevada da de var en aktiv kontinentale bue - forskerne fant berget i Arizona.
Bergarten "kan gi en veldig fin, utmerket analog til den dype jordskorpen under Andesfjellene," sa Tang.
Analysen viste at den kontinentale buen xenolit hadde ekstra niob. Tang og kollegene hadde funnet kontinentets manglende sjeldne jordelement: Det tapte niobet sitter fast i bunnen av kontinentale buer.
Niob blir fanget så dypt på grunn av de unike forholdene under disse supertykke delene av jordskorpen. Under kontinentale buer, på grunn av den tykke skorpen, er mantelen under høyt trykk, sa Tang. Under høyt trykk krystalliserer et titanmineral kalt rutil ut av magma. Rutile feller store mengder niob, og ikke mye tantal. Den er også veldig tett, så den faller dypt inne i jordskorpen når andre bergarter sirkulerer mot overflaten.
Fordi den kontinentale skorpen mangler niob, må den ha dannet seg under disse kontinentale bueforholdene, sa Tang. Og det betyr at steder som Andesfjellene sannsynligvis holdt frøet til alle verdensdeler på jorden i dag.
"Hvert stykke kontinent som vi står på akkurat nå, startet sannsynligvis med disse fjellbyggingsprosessene," sa Tang.
