Bu Küçük Kristaller, Dünyanın Erken Plaka Tektonik Aktivitesinin 'Zaman Kapsülleri' Olarak Görülüyor

3,8 milyar yıl öncesine tarihlenen minik zirkon kristalleri, Dünya üzerindeki levha tektonik aktivitesi için en erken jeokimyasal kanıtları içeriyor.

Kristallerde korunan izotoplar ve eser elementler, yitim koşulları altında oluştuklarına dair kanıtlar gösteriyor - bir tektonik plakanın kenarı bitişik plakanın kenarının altına kaydığında, belirli koşullar yaratıyor. Bu, Dünya'da plaka tektoniğinin ne zaman ortaya çıktığı konusunda yeni kısıtlamalar sağlar.

Levha tektoniği, Dünya'daki yaşam koşullarının yaratılmasında, okyanusların ve atmosferin bileşimlerinin değiştirilmesinde kilit bir rol oynadığından, bunların ne zaman ve nasıl ortaya çıktığını anlamak, buraya nasıl geldiğimizi ve bir gezegeni neyin yaşanabilir kıldığını anlamak için de önemlidir.

Erken Dünya'nın jeolojisini anlamak zorlu bir iştir. Dünyamızın kabuğu, 4,6 milyar yıllık tarihi boyunca oldukça dinamik olmuştur ve 4,6 ila 4 milyar yıl önce Hadean eon'un tek doğrudan kaydı, mineral zirkon kristallerinde bulunabilir.

Ancak son zamanlarda, bir jeolog ekibi inanılmaz bir hazine ortaya çıkardı. Güney Afrika'daki Barberton Yeşiltaş Kuşağı'nda bulunan eski bir Dünya kabuğu bloğunda, 4,15 ila 3,3 milyar yıl öncesine tarihlenen 33 mikroskobik zirkon kristalinden oluşan kronolojik bir dizi bulundu.

Seri, Hadean'dan 4 ila 3,6 milyar yıl öncesine uzanan Eoarchaeon dönemine kadar erken Dünya'nın değişen koşullarını araştırmak için nadir bir fırsat sağladı.

Mineral kristaller, oluştukları koşullar hakkında bilgi içeren bir tür zaman kapsülü görevi görebilir ve özellikle zirkon kristalleri bu bilimsel amaç için son derece değerli olabilir. Zirkonda bulunan metal hafniyum ve eser elementlerin izotopları, kristalleştikleri kayaçlar hakkında çıkarımlarda bulunmak için kullanılabilir.

Harvard Üniversitesi'nden jeolog Nadja Drabon liderliğindeki bir bilim insanı ekibi, oluştukları koşulların bir zaman çizelgesini yeniden oluşturmak için Yeşiltaş Kuşağı zirkonlarını inceledi. Yaklaşık 3,8 milyar yıl öncesinden itibaren, kristallerin, tektonik plakaların kenarlarında, dalma bölgelerinde oluşan modern kayalara benzer hafniyum ve eser element imzalarına sahip olduğunu buldular.

Araştırmacılar, bu, kristallerin oluştuğu sırada plaka tektoniğinin aktif olduğunu gösteriyor.

Drabon, "Plaka tektoniği dediğimde, özellikle bir levha diğerinin altına girdiğinde ve tüm o volkanizmaya sahip olduğunuzda bir yay ayarından bahsediyorum - örneğin And Dağları'nı ve Ateş Çemberini düşünün, " dedi.

"3,8 milyar yıl önce, kabuğun istikrarsızlaştığı dramatik bir değişim var, yeni kayalar oluşuyor ve jeokimyasal imzaların modern levha tektoniğinde gördüğümüze giderek daha fazla benzediğini görüyoruz."

Büyüleyici bir şekilde, 3,8 milyar yıllık kesimden daha eski olan zirkon kristalleri bir yitim ortamında oluşmadı, ancak manto tektonik olarak bazaltik eriyik elementlerini tüketmeden önce yeniden eritilmiş manto malzemesinden oluşan bir Hadean "protokrusta" içinde kristalleşti.

Ekip daha sonra bulgularını, yalnızca yerel bir fenomeni gözlemlemediklerinden emin olmak için dünyanın dört bir yanından aynı zamana tarihlenen zirkon kristalleriyle karşılaştırdı. Bu diğer zirkonlar da benzer geçişler gösterdi.

Küçücük taneciklerin hepsinin dünyamızın levha tektoniğine doğru evrimine işaret edip etmediğini tam olarak bilmek zor, ancak sonuçlar kesinlikle küresel bir değişimin meydana geldiğini gösteriyor.

Drabon, "Dünyada yaklaşık 3,8 ila 3,6 milyar yıl önce önemli bir değişiklik olduğuna dair kanıtlar görüyoruz ve levha tektoniğine doğru evrim açık bir olasılık" dedi.

"En eski Dünya için sahip olduğumuz kayıtlar gerçekten sınırlı, ancak bu kadar çok farklı yerde benzer bir geçişi görmek, bunun kabuk süreçlerinde küresel bir değişiklik olabileceğini gerçekten mümkün kılıyor. Dünya'da bir tür yeniden yapılanma oluyordu."

Araştırma AGU Advances'te yayınlandı.