Otkriveno: Tektonske Ploče Su Se Pomerale Pre 3,5 Milijardi Godina

Kamenje na prvi pogled nije delovalo posebno. Rasuto kroz udaljeni predel zapadne Australije poznat kao North Pole Dome, bilo je staro, izloženo vremenu i decenijama uglavnom zanemareno. Ipak, u sitnim magnetnim mineralima, ne većim od zrna prašine, skrivao se zapis o jednom ključnom pitanju za razumevanje rane istorije Zemlje.

Glavno otkriće: istraživači sa Harvarda pronašli su najranije direktne paleomagnetne dokaze da su delovi Zemljine kore bili u pokretu pre 3,5 milijardi godina.

Magnetization directions from North Pole Dome, East Pilbara Craton, Western Australia. (CREDIT: Science)

Kako su došli do dokaza

Tim je analizirao više od 900 uzoraka iz preko 100 lokaliteta unutar Pilbara kratona, jednog od najbolje očuvanih arhejskih blokova. Uzorci su bušeni kao cilindrične jezgre, čija je orijentacija precizno zabeležena na terenu, a zatim su mereni u laboratoriji magnetometrom visoke osetljivosti.

Uzorci su korak po korak demagnetizovani zagrevanjem do 590 °C kako bi se uklonili mlađi magnetni prekrivači i izdvojio originalni zapis Zemljinog magnetnog polja — postupak koji je trajao skoro dve godine.

Paleomagnetic constraints on H component age. Orthographic sample demagnetization plots are in in situ coordinates; NRM, natural remanent magnetization. (CREDIT: Science)

Šta su otkrili

Prateći stene koje su se formirale tokom približno 30 miliona godina neposredno posle 3,5 milijardi godina unazad, tim je utvrdio da je deo Istočne Pilbare promenio geografsku širinu sa 53° na 77° i rotirao za više od 90° u smeru kazaljke na satu. Kretanje se odvijalo brzinama reda desetina centimetara godišnje tokom nekoliko miliona godina, nakon čega je usledilo značajno usporavanje unutar oko 10 miliona godina i relativno miran period.

Skeptici bi mogli tvrditi da je reč o pomeranju cele planete (true polar wander), ali tim je uporedio svoje rezultate sa nezavisnim paleomagnetnim podacima iz Barberton Greenstone Belta u Južnoj Africi. Dok je Pilbara pokazivala veliko pomeranje, Barberton je u istom periodu ostao blizu ekvatora i bio je relativno stabilan — što ukazuje da je kretanje lokalno i da je litosfera već bila podeljena na pomerajuće segmente.

Paleogeography of the East Pilbara Craton (orange) and Barberton Greenstone Belt (blue). (CREDIT: Science)

„Vidimo pomeranje tektonskih ploča, što zahteva da su postojale granice između tih ploča i da litosfera nije bila jedinstvena, nepomična korica preko cele planete,“ rekao je Alec Brenner, vodeći autor studije.

Ograničenja i širi značaj

Autori ne tvrde da je pre 3,5 milijardi godina postojala u potpunosti moderna tektonika ploča kakvu danas poznajemo (sa stalnim subdukcijskim zonama i istim rutinama pomeranja). Njihovi rezultati izričito isključuju model stagnirajuće korice za ovaj vremenski interval, ali ne mogu sa sigurnošću razdvojiti „tromi“ ili „epizodni“ režim kretanja.

Dodatno, ista stena nosi znak koji bi mogao biti najstariji zabeleženi geomagnetni preokret, što nagoveštava da je geodinamo u unutrašnjosti Zemlje možda radio drugačije nego danas. To sugeriše da su i magnetsko polje i mehanizmi unutar planete bili u evoluciji.

Otkrivanje ranog pomeranja ploča ima važne implikacije: tektonika kontroliše reciklažu vulkanskih gasova u atmosferu, hemiju okeana, nastanak i eroziju planinskih lanaca i ciklus hranljivih materija — sve faktore ključne za razvoj pogodne sredine za život. Pomicanje početka aktivne tektonike dublje u arhej menja modele ranog klimatskog, geokemijskog i biološkog razvoja Zemlje.

Studija je objavljena u časopisu Science i pruža snažnu osnovu za dalja istraživanja o ranim fazama tektonike i unutrašnje dinamike naše planete.