Jorden mangler noe av jordskorpen, og nå har forskere en ny ledelse på hva de har skylden: Mange isbreer.
For nesten 720 millioner år siden ble jorden tiltrukket av global is, en epoke kjent som Snowball Earth. Slipingen av disse verdensomspennende isplatene kan ha bulldosert mellom 1,8 og 3 mil (3 og 5 kilometer) skorpe i havene, rapporterte forskere 31. desember. Der knuste platetektonikk den tilbake i jordas varme midtlag, mantelen, resirkulering det til ny rock.
Hvis forskerne har rett, forklarer Snowball Earth et veldig rart trekk ved geologien som kalles den store uoverensstemmelsen. Sett over hele verden refererer denne uoverensstemmelsen til et lag der sedimentære bergarter har blitt avsatt rett på toppen av den eldste kjellerbergarten i jordskorpen. Merkelig mangler hundrevis av millioner av år med sedimentære lag mellom denne stollende eller metamorfe kjelleren og den eldste bevarte sedimentære bergarten. I Grand Canyon, for eksempel, mangler bare en overveldende 1,2 milliard år med stein.
Mineralmysterium
C. Brenhin Keller, geokronolog ved University of California, Berkeley, forsøkte ikke å forklare den store uoverensstemmelsen da han lanserte sin forskning på zirkoner, mineraler som er så tøffe og hardføre at de overlever lenger enn noen andre deler av jordskorpen på jorden. De eldste zirkonene er 4,4 milliarder år gamle, bare 165 millioner år yngre enn planeten selv.
Fordi zirkoner kan overleve omtrent hva som helst, holder de oversikt over jordskorpen selv om de er smeltet, omblandet og resirkulert i mantelen for å danne ny bergart. Keller og teamet hans samlet inn data om rundt 34 000 zirkoner, med fokus på verdiene til bestemte isotoper, eller molekylære varianter, kalt hafnium-176 og hafnium-177.
Hafnium-176 er en isotop av det sølvfarvede metalliske elementet hafnium som dannes under radioaktivt forfall av lutetium, et annet sølvfarget element. Lutetium pleier å holde seg i mantelen, i stedet for å bli innlemmet i magma og skyte inn i jordskorpen via vulkanutbrudd, fortalte Keller til Live Science. Som et resultat er mantelen spesielt rik på lutetium, og dermed er den også rik på hafnium-176 som dannes som lutetiumforfall. Til sammenligning er jordskorpen rikere på en annen isotop av hafnium, hafnium-177. Av den grunn kan forholdet mellom hafnium-176 og hafnium-177 i en zirkon fortelle forskere om det zirkonet som er dannet fra magma som oppsto i mantelen - eller fra magma som ble resirkulert fra smeltingen av gammel skorpe.
Resirkulert skorpe
Til stor overraskelse for Keller og kollegene, avslørte forholdene i zirkonen at en stor mengde gammel skorpe hadde blitt resirkulert og omsmeltet for å lage nye zirkoner, og alt på en gang. Det var "virkelig dramatisk," sa Keller.
"Hvis du vil gjøre dette i global skala, må du få mye skorpe varmt og smelte det til ny magma," sa han.
For å gjøre det raskt, vil mye skorpe måtte smelte raskt i den nedre skorpen, sa Keller, eller den måtte skyves ned i mantelen ved havbunnen i en prosess som kalles subduksjon. Å reise gjennom vann etterlater heldigvis et spesifikt sett med molekylære fingeravtrykk på oksygenmolekylene i zirkoner, slik at Keller og teamet hans kunne sjekke om zirkonene (og bergartene som en gang var vert for dem) hadde tatt en vannig seilas. Det viser seg at de hadde det.
En historie dukket opp: Massive mengder skorpe, snarere plutselig overført til havunderduksjonssoner for å knuses ned igjen i mantelen. Men hvis all den skorpen beveget seg ut i havet, burde nok noen ha lagt merke til erosjonen, sa Keller.
"Og det har vi faktisk - i den store uoverensstemmelsen," sa han.
Tørkes rent
Keller innrømmer at dette er en ekstraordinær påstand og vil kreve ekstraordinære bevis. Han og kollegene tok et skritt mot å fremlegge noe av det beviset ved å se på en annen forskningslinje, om påvirkningskrater. For rundt 700 millioner år siden, fant de ut, var jordas påvirkningskrater nesten tørket. Bare to enorme kratere, Sudbury-bassenget i Canada og Vredefort-krateret i Sør-Afrika, gikk foran Snowball Earth - og disse kratrene var svimlende enorme, og opprinnelig målte de henholdsvis 150 mil og 300 mil over hele landet. De er blitt erodert til en brøkdel av sin opprinnelige størrelse.
Keller og teamet hans tror at isbreene på Snowball Earth tørket rent av alle andre slagkratere, og skrapet litt utenfor toppen av Sudbury og Vredefort også. Ved deres beregninger ble et gjennomsnitt på mellom 1,8 og 3 vertikale miles (3 og 5 km) skorpe skrapt bort av Snowball Earth's islag over 64 millioner år. Noen steder, sa Keller, var tapet større, og i andre gikk ingen skorpe tapt i det hele tatt.
Isen ville ha måttet barbere seg i snitt 0,0625 millimeter smuss og stein av jordskorpen hvert år for å oppnå denne bragden, sa Keller. Det er en lek selv for dagens isbreer, sa han. I dag varierer erosjonshastighetene for kontinentale islag fra 0,004 til 0,19 tommer (0,1 til 4,8 mm), med bratte fjellbreer som årlig beveger nesten 100 cm fjell og stein.
Forskere hadde vurdert isbreer som en mulig årsak til den store uoverensstemmelsen før, men ideen hadde i stor grad blitt forlatt, sa Keller. En artikkel fra 1973 om ideen fra University of North Carolina geolog William White klarte ikke å få en eneste sitasjon fra andre forskere. Andre teorier inkluderer det umulige (gigantiske tidevann som tørket landet rent, men ville ha krevd at månen skulle danne milliarder av år senere enn den faktisk gjorde) og den mer fornuftige (oppløftingen og påfølgende forvitring av et massivt superkontinent).
Det er mulig at både løft og isbreer spilte en rolle i å rydde ut kilometer med skorpe, sa Keller. I 2013 fant forskere at bergarter fra Snowball Earth-tiden hadde fanget og lagret karbondioksid fra atmosfæren, kanskje fordi ekstrem forvitring hadde gjort bergartene spesielt porøse. Denne fangsten av karbondioksid kunne ha utløst global avkjøling, baksiden av den globale oppvarmingen som skjedde i moderne tid på grunn av forbrenning av fossilt brensel. Avkjølingen kunne ha ført til et globalt iskult klima, og de resulterende breene kunne da ha fremkalt erosjonen enda mer.
Keller og teamet hans jobber for å få midler til å teste de dype kjellerbergartene under den store uoverensstemmelsen for å finne ut når de ble løftet til overflaten. Å avdekke tidspunktet for hevingen og forglemmingen, sa han, kan bidra til å avklare hva som utløste Snowball Earth - og hva som til syvende og sist er ansvarlig for jordas forsvinnende skorpe.
Redaktørens merknad: Denne artikkelen ble oppdatert for å indikere at månen ville ha trengt å danne "senere" ikke "tidligere" som det ble sagt, for å støtte en gigantisk tidevannsteori for å forklare de manglende lagene.
