Mokslininkai pagal Žemės plutoje rastus mažyčius kristalus atsekė Žemės kelią galaktikoje

Viljamo Bleiko (William Blake) eilėraščio įžanginis sakinys "Matyti pasaulį smėlio grūde" yra dažnai vartojama frazė, kuri taip pat atspindi kai kuriuos geologų darbus.

Mes stebime mineralų grūdelių, mažesnių nei žmogaus plauko plotis, sudėtį. Tada ekstrapoliuojame juose vykstančius cheminius procesus ir svarstome apie mūsų planetos sandarą, rašo phys.org.

Dabar šį smulkų dėmesį perkėlėme į naujas aukštumas, susiedami mažus grūdelius su Žemės vieta galaktikos aplinkoje.

Žvelgiant į visatą

Dar didesniu mastu astrofizikai siekia suprasti visatą ir mūsų vietą joje. Jie, remdamiesi fizikos dėsniais, kuria modelius, apibūdinančius astronominių objektų orbitas.

Nors galime manyti, kad planetos paviršių suformavo tik pačioje Žemėje vykstantys procesai, mūsų planeta neabejotinai pajuto kosminės aplinkos poveikį. Tai apima periodinius Žemės orbitos pokyčius, Saulės spinduliavimo kitimą, gama spindulių pliūpsnius ir, žinoma, meteoritų smūgius.

Vien žvilgsnis į Mėnulį ir jo taškuotą paviršių turėtų mums tai priminti, turint omenyje, kad Žemė yra daugiau nei 80 kartų masyvesnė už savo pilkąjį palydovą. Tiesą sakant, naujausi darbai rodo, kad meteoritų smūgiai buvo svarbūs Žemėje susidarant žemyninei plutai, padėjusiai susiformuoti plūduriuojančioms "sėkloms", kurios jaunystėje plūduriavo išoriniame mūsų planetos sluoksnyje.

Dabar mes ir mūsų tarptautinė kolegų komanda nustatėme šios ankstyvosios žemyninės plutos susidarymo ritmą, ir šis ritmas rodo išties didingą varomąjį mechanizmą. Šis darbas ką tik paskelbtas žurnale "Geology".

Žemės plutos susidarymo ritmas

Daugelis Žemės uolienų susidaro iš išlydytos arba pusiau išlydytos magmos. Ši magma gaunama tiesiogiai iš mantijos - daugiausia kieto, bet lėtai tekančio sluoksnio, esančio po planetos pluta, - arba perkaitinant dar senesnius anksčiau egzistavusios plutos gabalus. Kai skysta magma atvėsta, ji galiausiai užšąla į kietą uolieną.

Vykstant šiam šaldymo procesui - magmos kristalizacijai - auga mineralų grūdeliai, kuriuose gali būti įkalinti tokie elementai kaip uranas, kurie laikui bėgant suyra ir sukuria savotišką laikrodį, fiksuojantį jų amžių. Be to, kristalai gali sulaikyti ir kitus elementus, kurie seka jų tėvų magmos sudėtį, panašiai kaip pavardė seka žmogaus giminę.

Turėdami šiuos du duomenis - amžių ir sudėtį - galime atkurti plutos susidarymo laiko juostą. Tada, pasitelkę matematinę Furjė transformaciją, galime iššifruoti pagrindinius jos dažnius. Šis įrankis iš esmės iššifruoja įvykių dažnį, panašiai kaip iššifruoti ingredientus, kurie buvo sudėti į pyrago mikserį.

Mūsų šio metodo rezultatai rodo, kad ankstyvojoje Žemėje plutos susidarymo ritmas maždaug 200 mln. metų.

Geologiniai įvykiai, įskaitant pagrindinius plutos susidarymo įvykius, paryškintus Saulės sistemos tranzito per galaktikos spiralinius lankus metu. Kreditas: NASA/JPL-Caltech/ESO/R. Hurt

Mūsų vieta kosmose

Tačiau yra ir kitas procesas, kurio ritmas panašus. Tiek mūsų Saulės sistema, tiek keturios spiralinės Pieno kelio atšakos sukasi aplink galaktikos centre esančią supermasyvią juodąją skylę, tačiau juda skirtingu greičiu.

Spiraliniai ramsčiai skrieja 210 km per sekundę greičiu, o Saulė lekia 240 km per sekundę greičiu, t. y. mūsų Saulės sistema banglentėmis plaukia į galaktikos ramsčius ir iš jų. Galima manyti, kad spiraliniai ramsčiai yra tankūs regionai, kurie lėtina žvaigždžių judėjimą, panašiai kaip automobilių spūstis, kuri išsilygina tik toliau kelyje (arba per ramsčius).

Pagal šį modelį tarp kiekvieno mūsų Saulės sistemos įvažiavimo į galaktikos spiralinį petį praeina maždaug 200 mln. metų.

Taigi, atrodo, kad yra galimas ryšys tarp Žemės plutos susidarymo laiko ir laiko, per kurį ji apskrieja galaktikos spiralinius ramsčius - bet kodėl?

Smūgiai iš debesies

Manoma, kad tolimuose Saulės sistemos rajonuose aplink mūsų Saulę skrieja ledinių uolienų nuolaužų debesis, pavadintas Oorto debesiu.

Manoma, kad Saulės sistemai periodiškai judant į spiralinį petį, jos ir Oorto debesies sąveika iš debesies išstumia medžiagą, o ši priartėja prie vidinės Saulės sistemos. Dalis šios medžiagos net gali atsitrenkti į Žemę.

Žemė gana dažnai patiria asteroidų juostos uolinių kūnų smūgius, kurie vidutiniškai atkeliauja 15 km per sekundę greičiu. Tačiau iš Oorto debesies išmestos kometos atkeliauja daug greičiau - vidutiniškai 52 km per sekundę.

Teigiame, kad būtent šie periodiniai didelės energijos smūgiai yra stebimi pagal mažyčiuose mineralų grūdeliuose išlikusius plutos susidarymo įrašus. Kometų smūgiai išrausia didžiulius Žemės paviršiaus plotus, dėl to vyksta dekompresinis mantijos lydymasis, ne per daug besiskiriantis nuo putojančio gėrimo butelio užsukimo kamščiu.

Ši išlydyta uoliena, praturtinta lengvaisiais elementais, tokiais kaip silicis, aliuminis, natris ir kalis, plūduriuoja tankesnėje mantijoje. Nors yra daugybė kitų žemyninės plutos susidarymo būdų, tikėtina, kad smūgiai į ankstyvąją mūsų planetą suformavo plūduriuojančias plutos sėklas. Vėlesnių geologinių procesų metu susidariusi magma priliptų prie tų ankstyvųjų sėklų.

Pražūties pranašai ar žemiškosios gyvybės sodininkai?

Kontinentinė pluta yra labai svarbi daugumoje Žemės gamtinių ciklų - ji sąveikauja su vandeniu ir deguonimi, sudarydama naujus atmosferos produktus, talpina daugumą metalų ir biologinę anglį.

Dideli meteoritų smūgiai yra kataklizmai, galintys sunaikinti gyvybę. Tačiau smūgiai galėjo būti labai svarbūs kuriant žemyno plutą, kurioje gyvename.

Pastaruoju metu Saulės sistemoje skrieja tarpžvaigždiniai asteroidai, todėl kai kas netgi teigia, kad jie pernešė gyvybę per kosmosą.

Kad ir kaip mes čia atsirastume, giedrą naktį žvelgiant į dangų ir matant žvaigždes bei jų stebimą struktūrą, o tada žvelgiant žemyn prie kojų ir jaučiant po jomis mineralų grūdelius, uolienas ir žemyno plutą - visa tai iš tiesų susieta labai didingu ritmu - kelia baimę.