Země nečekala, až začne moderní desková tektonika. Přesunul vodu hluboko do planety miliardy let předtím, než o tom lidstvo vědělo.
Nová data ze Západní Austrálie mění chápání toho, jak naše planeta začala pumpovat oceány do pláště. Vědci potvrdili, že povrchová voda se dostala do hlubokého nitra Země před více než 3,1 miliardami let. Důkazy jsou zaznamenány ve vulkanických horninách regionu Pilbara.
Není to jen o kamenech. To je otázka, jak mladá a horká planeta „krmila“ své sopky.
Mechanismus pohánějící tuto ranou aktivitu zůstává předmětem intenzivních debat v geologii. Data však ukazují na proces, který vědci nazývají odkapávací (konvenčně „odkapová tektonika“ nebo „proces odkapávání“).
Skály Pilbara uchovávají starou chemickou stopu
Pilbara Craton je vzácným svědkem těch časů. Velká část nejstarší zemské kůry byla zničena následnou geologickou činností. Skály Pilbara však uchovávají chemický záznam, který nenechává o závěrech žádné pochybnosti.
Mezinárodní tým vedený Dr. Ericem Vandenburgem z University of Adelaide analyzoval geochemii těchto 3,1 miliardy let starých hornin. Jejich chemický otisk vyprávěl jasný příběh: při vzniku magmatu byla přítomna voda.
“Byli jsme překvapeni, když jsme našli důkaz, že velké objemy vody již pronikly hluboko do Země a ovlivnily tvorbu sopečných hornin.”
Chemické složení odpovídá složení moderních ostrovních obloukových sopek, jako jsou ty na Pacifickém ohnivém kruhu. Jsou to zóny, kde se střetávají tektonické desky, z nichž jedna klesá pod druhou a táhne vodu do pláště. Takový systém ale tehdy neexistoval. Půda byla prostě příliš horká na to, aby po sobě pevné desky klouzaly.
Jak se tam tedy voda dostala?
Proč tradiční subdukce nevysvětluje ranou Zemi
Dnes víme, jak funguje desková tektonika. Subdukční zóny transportují hydratované minerály hluboko do pláště. Tato voda snižuje bod tání okolních hornin a vytváří magma, které pohání sopky a pomáhá kontinentům růst.
To je dokonalý mechanismus. Před 3,1 miliardami let však neexistoval.
Raná Země byla výrazně teplejší. Kůra se pravděpodobně chovala jinak, postrádala tuhou strukturu potřebnou pro standardní subdukci. S tímto paradoxním problémem se geologové potýkají již dlouho. Jak se povrchová voda dostala k plášti a ovlivnila vulkanickou činnost bez jasných subdukčních zón?
Skály Pilbara naznačují, že odpověď nespočívá v otázce, zda se voda dostala do hlubokého nitra, ale v otázce jak.
Odkapávání: klesající kůra pohybuje vodou směrem dolů
Vědci naznačují, že mladá Země používala k přepravě materiálu jiný mechanismus. Říkají tomu dripduction.
Je to jednodušší než posuvné desky. V tomto modelu oblasti chladnější vnější kůry absorbovaly vodu z povrchu. Jak se tyto oblasti nasytily vodou, ztratily stabilitu. Neklouzaly podél hranice desky, ale prohýbaly se.
Nakonec se těžké části kůry zhroutily a zapadly do žhavějšího pláště pod nimi. Představte si hustý materiál kapající ze stropu jako kapky deště.
Jak tyto úlomky bohaté na vodu klesaly, dostávaly se do stále teplejších prostředí. Voda uvolněná ze subdukující horniny interagovala s pláštěm, což způsobilo jeho tání a tvorbu magmatu. Toto magma se zvedlo, vybuchlo vulkány a ochladilo se do hornin, které dnes najdeme v Pilbaře.
Tento proces umožnil, aby se povrchový materiál pohyboval směrem dolů bez potřeby plně vyvinutého systému moderní tektoniky. To také umožnilo mladé planetě recyklovat vodu mezi povrchem a podpovrchem dlouho předtím, než kontinenty získaly svůj moderní vzhled.
Včasná recyklace utvářela budoucnost Země
Tento objev posouvá časový rámec pro začátek výměny materiálu mezi zemskou kůrou, pláštěm a atmosférou. Toto spojení je životně důležité pro dlouhodobý vývoj planety.
Hluboká recyklace vody určuje, kde se tvoří magma. Ovlivňuje sopečné erupce. Během věků pomáhá redistribuovat chemické prvky nezbytné pro život.
Nálezy v Pilbaře naznačují, že tato výměna začala mnohem dříve, než se dříve myslelo. Raná Země nebyla zmrzlá koule s izolovaným povrchem. Voda už cirkulovala. Vytvářelo magma, pohánělo sopky a pohánělo růst kontinentů, když byla planeta ještě v plenkách.
Právě začínáme dávat dohromady, jak tento první cyklický systém fungoval. Skály Západní Austrálie mlčí po miliardy let. Konečně začali mluvit.
Zdroj: „Obsah vody připomínající moderní ostrovní oblouk ve zdroji 3,1 Ga vulkanických horninách“ od Erica D. Vandenburga et al., publikováno v Nature Communications.
