Več

15.3: Hadean Eon - Geoznanosti

15.3: Hadean Eon - Geoznanosti


Geoznanstveniki uporabljajo geološko časovno lestvico, da dogodkom in kamninam dodelijo sorazmerna starostna imena, pri čemer ločijo glavne dogodke v zgodovini Zemlje na podlagi pomembnih sprememb, zabeleženih v kamninah in fosilih. Ta razdelek povzema najpomembnejše dogodke v vsakem večjem časovnem intervalu. Za razčlenitev načina izbire in urejanja teh časovnih intervalov glejte 7. poglavje.

Hadejski Eon, poimenovan po grškem bogu in vladarju podzemlja Hades, je najstarejši eon in je izšel pred 4,5–4,0 milijarde let.

Ta čas predstavlja najzgodnejšo Zemljino zgodovino, v kateri so planet zaznamovali delno stopljena površina, vulkanizem in udarci asteroidov. Številni mehanizmi so naredili novo nastalo Zemljo neverjetno vroče: gravitacijsko stiskanje, radioaktivni razpad in udarci asteroidov. Večina te začetne toplote še vedno obstaja znotraj Zemlje. Hadean je bil prvotno opredeljen kot rojstvo planeta, ki se je zgodilo pred 4,0 milijardami let in pred obstojem številnih kamnin in oblik življenja. Vendar pa geologi datirajo minerale v 4,4 milijarde let, kar dokazuje, da je bila prisotna tekoča voda [18]. Obstajajo celo dokazi o življenju pred več kot 4,0 milijardami let. Vendar pa se najzanesljivejši zapis o zgodnjem življenju, mikrofosilni zapis, začne pred 3,5 milijardami let.

Izvor Zemljine skorje

Ko se je Zemlja ohladila iz staljenega stanja, so minerali začeli kristalizirati in se usedli, kar je povzročilo ločevanje mineralov na podlagi gostote in ustvarjanja skorje, plašča in jedra. Najzgodnejša Zemlja je bila predvsem staljeni material in bi jo gravitacijske sile zaokrožile, tako da je bila podobna krogli lave, ki je lebdela v vesolju. Ko se je zunanji del Zemlje počasi ohlajal, so minerali z visokim tališčem (glej Bowenovo reakcijsko serijo v poglavju 4) tvorili trdne plošče zgodnje skorje. Te plošče so bile verjetno nestabilne in jih je bilo enostavno ponovno absorbirati v tekočo magmo, dokler se Zemlja ni dovolj ohladila, da so številni večji drobci lahko tvorili tanko primitivno skorjo. Znanstveniki na splošno domnevajo, da je bila ta skorja oceansko in mafične sestave in polna udarcev, podobno kot sedanja lunina skorja. Še vedno je nekaj razprav o tem, kdaj se je začela tektonika plošč, kar bi privedlo do oblikovanja celinske in felsične skorje [23]. Ne glede na to so se, ko se je Zemlja ohladila in strdila, manj gosti felsični minerali priplavali na površje Zemlje, da so tvorili skorjo, medtem ko so se bolj gosti mafični materiali in ultramafični materiali potopili, da so tvorili plašč, železo in nikelj z največjo gostoto pa sta potonila v jedro . To je razlikovalo Zemljo od homogenega planeta do heterogenega s sloji felsične skorje, mafične skorje, ultramafičnega plašča ter jedra železa in niklja.

Izvor Lune

Nekaj ​​edinstvenih značilnosti Zemljine lune je znanstvenike spodbudilo k razvoju trenutne hipoteze o njenem nastanku. Zemlja in Luna sta plimsko zaklenjeni, kar pomeni, da ko Luna kroži, je ena stran vedno obrnjena proti Zemlji, nasprotna stran pa nam ni vidna. In kar je najpomembneje, kemična sestava Zemlje in Lune kaže skoraj enaka razmerja izotopov [24] in vsebnost hlapnih snovi. Misije Apollo so se z Lune vrnile s kamninami, ki so znanstvenikom omogočile zelo natančne primerjave med luninimi in zemeljskimi kamninami. Druga telesa v sončnem sistemu in meteoriti nimajo enake stopnje podobnosti in kažejo veliko večjo variabilnost. Če bi Luna in Zemlja nastali skupaj, bi to razložilo, zakaj sta si tako kemično podobni.

Za izvor Lune je bilo predlaganih veliko idej: Luno bi lahko zajeli iz drugega dela sončnega sistema in oblikovali na mestu skupaj z Zemljo, ali pa bi Luno iztrgali iz zgodnje Zemlje. Nobena od predlaganih razlag ne more vključiti vseh dokazov. Trenutno prevladujoča hipoteza je hipoteza o velikanskem vplivu. Predlaga, da bi moralo imeti telo približno polovico velikosti Zemlje, da si je delilo vsaj dele zemeljske orbite in trčilo z njim, kar je povzročilo silovito mešanje in razprševanje materiala iz obeh predmetov. Obe telesi bi bili sestavljeni iz kombinacije materialov, pri čemer bi se več brizg nižje gostote združilo v Luno. To lahko pojasni, zakaj ima Zemlja večjo gostoto in debelejše jedro kot Luna.

Računalniška simulacija evolucije Lune (2 minuti).

Izvor Zemljine vode

Pojasnila o izvoru zemeljske vode vključujejo izpuščanje vulkanov, komete in meteorite. Hipoteza o izpuščanju vulkanov za izvor zemeljske vode je, da je izvirala iz planeta in se je po tektonskih procesih pojavila kot para, povezana z izbruhi vulkanov [27]. Ker vsi vulkanski izbruhi vsebujejo nekaj vodne pare, včasih več kot 1% prostornine, bi le te lahko ustvarile zemeljsko površinsko vodo. Drug verjetno vir vode je bil iz vesolja. Kometi so mešanica prahu in ledu, pri čemer je del ali večina ledu zamrznjena voda. Na videz suhi meteorji lahko vsebujejo majhne, ​​a izmerljive količine vode, običajno ujete v njihovih mineralnih strukturah [28; 29]. V obdobjih težkih bombnih napadov kasneje v Zemljini zgodovini so njeno ohlajeno površino napolnili kometi in meteoriti, zato lahko obstaja toliko vode nad tlemi. Ni dokončnega odgovora na to, kateri proces je vir oceanske vode. Zemeljska voda se izotopsko ujema z vodo, ki jo najdemo v meteoritih, veliko bolje kot s kometi [30]. Vendar je težko vedeti, ali bi zemeljski procesi lahko spremenili izotopski podpis vode v zadnjih štirih in več milijard letih. Možno je, da so vsi trije viri prispevali k izvoru zemeljske vode.

Reference

18. Wilde SA, Valley JW, Peck WH, Graham CM (2001) Dokazi detritalnih cirkonov o obstoju kontinentalne skorje in oceanov na Zemlji pred 4.4 Gyr. Narava 409: 175–178

23. Johnson TE, Brown M, Gardiner NJ, et al (2017) Prve stabilne celine Zemlje niso nastale s subdukcijo. Narava 543: 239–242

24. Wiechert U, Halliday AN, Lee DC, et al (2001) Izotopi kisika in velikanski vpliv na luno. Znanost 294: 345–348

27. Pearson DG, Brenker FE, Nestola F, et al (2014) Prehodno območje vodnega plašča, označeno z ringwooditom, vključenim v diamant. Narava 507: 221–224

28. Morbidelli A, Chambers J, Lunine JI, et al (2000) Izvorne regije in časovni okviri za dostavo vode na Zemljo. Meteorit Planet Sci 35: 1309–1320

29. Hosono N, Karato S, Makino J, Saitoh TR (2019) Zemeljski magminski ocean iz Lune. Nature Geoscience 1. https://doi.org/10.1038/s41561-019-0354-2

30. Altwegg K, Balsiger H, Bar-Nun A, et al (2015) Cometary science. 67P Churyumov-Gerasimenko, komet družine Jupiter z visokim razmerjem D-H. Znanost 347: 1261952


Poglavje 7: Oddelek 1 - Razvoj geosfere

V tem poglavju boste našli gradiva, ki podpirajo izvajanje EarthComm, Oddelek 1: Razvoj geosfere.

Učni izidi

  • Analizirajte in razlagati podatke za določitev porazdelitve in starosti zemeljskih geoloških provinc.
  • Analizirajte in razlagati podatke za določitev starostne porazdelitve kletnih kamnin severnoameriške celine.
  • Pridobite informacije o nastanku in razvoju zemeljske geosfere.

Poizvedovanje naprej

  1. Če želite izvedeti več o seriji reakcij Bowen, obiščite naslednja spletna mesta:

Ofioliti, Državna univerza Oregon
Opisuje ofiolite in tektonske procese plošč, v katerih nastajajo. Vključuje informacije o ofiolitu Samail v jugovzhodnem Omanu.

Ofioliti, Univerza v Oregonu
Preučuje pet značilnih slojev ofiolitov.

Archaen Eon in Hadean, Univ. Kalifornijskega muzeja paleontologije
Kratek pregled zgodnjega nastanka Zemlje.

Vplivi asteroidov, ko so Zemljini oceani vreli celo leto, Revija Smithsonian
Opisuje nasilni izvor Zemljinega začetka in možnost vrenja oceanov.

Zemeljska tvorba in njena notranja zgradba, Univerza Wisconsin-Madison
Pregled nastajanja Zemlje, vključno z bombardiranjem z meteornimi ostanki.

Ali obstajajo zapisi o vplivu meteorita v arhejskih skalah Severne Amerike ?, Lunarni in planetarni inštitut
Preučuje vlogo vpliva meteorita na razvoj skorje.

    Če želite izvedeti več o zelenih kamnitih pasovih in kovinskih rudah, obiščite naslednja spletna mesta:

Zlato, Svet vulkanov
Preučuje pojavnost zlata v zelenih kamnitih pasovih.

Viri

Če želite izvedeti več o tej temi, obiščite naslednja spletna mesta:

Crustal Evolution

Starost Zemlje, USGS
Pojasnjuje, kako so znanstveniki določili starost Zemlje.

Hadean, Univerza v Indiani
Govori o hadejskem eonu in zgodnjem življenju.

Archaen Eon in Hadean, Univ. Kalifornijskega muzeja paleontologije
Kratek pregled zgodnjega nastanka Zemlje.

Vplivni procesi na zgodnji Zemlji, Univ. Dunaj
Opisuje procese trčenja, ki so se zgodili v obdobju poznega težkega bombardiranja.

Razvoj celin in oceanov, Univerza v Indiani
Pregled procesov, ki tvorijo novo skorjo in porabijo staro skorjo. Ogleda tudi razvoj in značilnosti celinske skorje, vključno s ščitniki in ploščadmi.

Predkambrijska doba, Michiganska državna univerza
Opisuje geološko zgodovino Zemlje, vključno z njenim nastankom in razvojem njene zgodnje skorje.

Razvoj kontinentalne skorje, Univerza v Washingtonu
Preučuje pogoje, ki so potrebni za oblikovanje celin. Primerja planete in obseg teh pogojev.

Preperevanje in zgodnji skalni cikel

Okolje Hadean-Archaen, Medicinska knjižnica Ameriškega nacionalnega inštituta za zdravje
Preučuje evolucijo arhejev in skorje. Opisuje najzgodnejše dokaze o kroženju ogljika, tekoči vodi in vremenskih vplivih ter eroziji in življenju.

Kaj je rock cikel, Idaho State University
Gleda na nastajanje, razgradnjo in preoblikovanje kamnin, vključno z vremenskimi procesi.

Razvoj magnetosfere

Magnetosfera: Naš ščit v vesolju, NASA
Opisuje Zemljino magnetno polje in njegov odnos do sončnega vetra.

Magnetosfera Zemlje, NASA
Pregled magnetnega polja Zemlje in njegove interakcije s sončnim vetrom.

Razvoj severnoameriške celine

Skeletni oris zgodovine Severne Amerike, Univerza v Indiani
Opombe predavanj opisujejo nastanek severnoameriške celine, ki se začne od nastanka Zemlje.

Zgodovinska geologija Severne Amerike, Univerza v Marylandu
Preučuje severnoameriške province, njihov izvor in njihov razvoj.

Razvoj severnoameriške Cordillere

Geološka zgodovina zahodnih ZDA, Univerza v Koloradu
Geološka struktura in čas razvoja zahodnega roba severnoameriške celine.


15.3: Hadean Eon - Geoznanosti

Vsi članki, ki jih objavlja MDPI, so takoj dostopni po vsem svetu z licenco za odprt dostop. Za ponovno uporabo celotnega ali dela članka, ki ga je objavil MDPI, vključno s slikami in tabelami, ni potrebno posebno dovoljenje. Za članke, objavljene z licenco Creative Common CC BY, lahko kateri koli del članka ponovno uporabite brez dovoljenja, pod pogojem, da je izvirni članek jasno naveden.

Članek predstavlja najnaprednejše raziskave s pomembnim potencialom za velik vpliv na terenu. Prispevki se oddajo na individualno povabilo ali priporočilo znanstvenih urednikov in jih pred objavo pregledajo strokovni sodelavci.

Članek je lahko bodisi izvirni raziskovalni članek, bistvena nova raziskovalna študija, ki pogosto vključuje več tehnik ali pristopov, ali izčrpen pregledni članek s kratkimi in natančnimi posodobitvami najnovejšega napredka na tem področju, ki sistematično pregleduje najbolj vznemirljiv napredek na področju znanosti. literatura. Ta vrsta prispevka ponuja pogled na prihodnje usmeritve raziskav ali možne aplikacije.

Članki Editor's Choice temeljijo na priporočilih znanstvenih urednikov revij MDPI z vsega sveta. Uredniki izberejo majhno število člankov, nedavno objavljenih v reviji, za katere menijo, da bodo avtorjem posebej zanimivi ali pomembni na tem področju. Cilj je posneti posnetek nekaterih najbolj vznemirljivih del, objavljenih na različnih raziskovalnih področjih revije.


Jedrski reaktor je morda že pred milijardami let zaživel na Zemlji

Ni jasno, kako se je začelo življenje na Zemlji, čeprav imamo nekaj trdnih prednosti. Prepričani smo, da lahko z malo toplote in nekaj precej preprostih in pogostih kemikalij hitro nastanejo aminokisline & # 8211 bistveni temelj biologije & # 8211. Glede na to so najverjetnejši lonček za DNK in enostavne bakterijskim oblikam življenjske oblike globokomorski hidrotermalni odprtine, kjer danes mikrobi uspevajo brez sončne svetlobe.

Ni jasno, kako se je začelo življenje na Zemlji, čeprav imamo nekaj trdnih prednosti. Prepričani smo, da lahko z malo toplote in nekaj precej preprostih in pogostih kemikalij hitro nastanejo aminokisline & # 8211 bistveni temelj biologije & # 8211. Glede na to so najverjetnejši lonček za DNK in enostavne bakterijskim oblikam življenjske oblike globokomorski hidrotermalni odprtine, kjer danes mikrobi uspevajo brez sončne svetlobe.


HADEJSKI CIRKON NISO IZ PEKLA: DOKAZI IZ TOMOGRAFIJE ATOMSKE PROBE & amp SIMS

POVZETEK: Analiza zemeljskih cirkonov (ZrSiO4) SIMS prinaša starosti U-Pb, stare skoraj toliko kot Zemlja, vendar so bile te hadejske eonske dobe (4000 - 4400 Ma, pred milijoni let) izpodbijane zaradi mobilnosti atomov Pb. Vprašanja o "migraciji Pb" mučijo geokronologijo U-Pb že več kot 100 let in jih je prvič razrešil v atomskem merilu leta 2014 APT iz cirkona 4374 Ma, ki kaže nabiranje radiogenih Pb. Ti novi rezultati kažejo, da je mogoče prepoznati nespremenjene domene v cirkonu z nizkimi stopnjami poškodb zaradi sevanja, kar krepi razlago, ki temelji na izotopih kisika, da večina hadejskega eona ni bila "peklenska", kot je splošno ime in nakazuje ime. Najzgodnejša Zemlja je bila res vroča, silovita in negostoljubna pri 4500 Ma, toda do 4300 Ma se je površina ohladila in parna atmosfera se je zgostila v bivalne oceane. Tako je mogoče, da se je življenje pojavilo skoraj milijardo let prej kot najstarejši znani mikrofosili.

BIO: John W. Valley je ugledni profesor Charlesa R. Van Hisea na geološkem oddelku Univerze v Wisconsinu Madison, kjer je tudi predsednik laboratorija WiscSIMS (Wisconsin Secondary Ion Mass Spectrometer). Pred kratkim je bil izvoljen za člana Nacionalne akademije znanosti (2019) in prejel je dnevno medaljo Geološkega društva Amerike (2019). Po njem je bil poimenovan novi mineral Valleyite (Ca4Fe6O13) v čast njegovemu prispevku k geologiji in mineralogiji. Njegova raziskovalna zanimanja zajemajo številna področja znanosti o Zemlji, vključno z magmatskim in metamorfnim razvojem skorje med orogenezo, predkambrijsko geologijo in zgodnjo zemljo, astrobiologijo in novimi tehnologijami za mikroanalizo stabilnih razmerij izotopov.


Dostopne možnosti

Pridobite popoln dostop do dnevnika za eno leto

Vse cene so neto cene.
DDV bo dodan kasneje na blagajni.
Izračun davka bo dokončan med plačilom.

Pridobite časovno omejen ali popoln dostop do člankov na ReadCube.

Vse cene so neto cene.


Pododdelki

Ker je na Zemlji ostalo le malo geoloških sledi tega eona, uradne podrazdelitve ni. Vendar pa Lunin geološki časovni obseg zajema več glavnih razdelkov, povezanih s Hadeanom, zato se ti včasih uporabljajo v nekoliko neformalnem smislu, da se nanašajo na ista obdobja na Zemlji.

  • Prednektarski, od nastanka lunine skorje do približno 3.920 milijonov let
  • Nektarijani, ki so se gibali do približno 3.850 milijonov let, v času, ko je bilo pozno močno bombardiranje po tej teoriji v fazi upadanja.

Podrobnosti o Hadeju

Nekaj ​​zares izjemnih grafitov opisujejo Bell et al. v PNAS (1). Grafit je seveda enak material, kot ga najdemo v konicah svinčnika ali v anodi litij-ionskih baterij. Grafit pa je tudi zelo pogost material v znanosti o Zemlji in je pogosto oblika ogljika v zelo starih fosilih, ki so bili izpostavljeni znatni vročini. Grafit, opisan v Bell et al. članek je izjemen, ker je izjemno star in sega v hadejski eon. Uradno je hadean opredeljen kot časovno obdobje od nastanka Zemlje do pred 4 milijardami let. Do nedavnega je bila to na videz priročna definicija, ki je ostala kot geološki eon brez kamnitih zapisov na Zemlji. V zadnjem četrt stoletju pa je odkritje in raziskovanje mineralnih mineralov cirkona iz konglomeratov Jack Hills v Zahodni Avstraliji (2) omogočilo novo okno v ta zgodnji čas. Cirkoni Jack Hills so kristalizirali v komorah magme v različnih časih že pred 4,4 milijarde let nazaj (3, 4). Zaenkrat so ti cirkoni in njihovi vključki trenutno naš edini oprijemljiv zapis o prvih pol milijarde let zgodovine Zemlje. Delno na podlagi ekstremne starosti nekaterih teh cirkonskih mineralov, skupaj s podobno starostnimi obdobji za marsovski meteorit (5), skupnosti Planetary Science in Earth Science zdaj cenita, da se planeti precej hitro oblikujejo in ohladijo (6). Hadean ni več le ograda na naših časovnih premicah med nastankom Zemlje in najstarejšimi znanimi kamninami. Hadejsko zemljo predstavljajo oprijemljivi vzorci, za katere se zdi, da so nastali v kontinentalni skorji, verjetno nad aktivno subdukcijsko cono (7). Natančneje, Bell et al. (1) opisujejo dva obsežna grafitna vključka znotraj 4,1 milijarde let starega cirkona z Jack Hillsa. Ta vzorec pomeni, da je bil hadejski del organskega materiala z geološkimi postopki (vključno s subdukcijo) prepeljan v granitno komoro magme, kjer je bil vključen v kristalizirajoče minerale. Že sam obstoj tega novega zapisa o zgodnjem ogljiku je vznemirljiv, saj ponuja novo okno v na videz dostopno hadejsko zemljo.

Hadejski grafit zagotavlja novo omejitev izotopske sestave ogljika z zmanjšanim ogljikom, ki se je v tistem času verjetno odlagal v sedimentih. V zgornjem levem delu slike 1 je prikazan elektronski mikrograf hadeanskega cirkona skupaj z vrednostjo δ 13 C -24 ± 4 ‰, izmerjeno z ionsko mikrosondo (1). V geokemiji poročajo o vrednostih δ 13 C glede na referenco anorganskega karbonata, kar pomeni, da je ta negativna vrednost pri 13 C precej osiromašena glede na tipične anorganske karbonatne kamnine. Dejansko se vrednost ne razlikuje od biološkega ogljika, frakcioniranega z mikrobno fiksacijo ogljika. Med fiksacijo ogljika encimi prednostno vključujejo 12 C, anorganski ogljik pa se obogati s 13 C. Tako je eden najpomembnejših geoloških zapisov za razumevanje dolge bivalnosti Zemlje zapis o izotopski sestavi ogljika v organskem materialu in anorganskih karbonatih nazaj. skozi čas (8, 9). Na splošno ta zapis prepričljivo kaže na trajni vpliv globalne fiksacije morskega ogljika na ohranjeni sedimentni ogljik, ki sega vsaj 3,5 milijarde let nazaj. V tej dolgi zgodovini bi imelo mikrobno življenje v oceanih vrednost δ 13 C približno -25 ‰ (slika 1), precej drugačno od anorganskega ogljika z vrednostjo δ 13 C približno 0 ‰. Ta zapis o življenju se je lahko z odkritjem 13 grafa, osiromašenega s C, v grenlandskih metasedimentih (10, 11) potisnil nazaj na 3,9 milijarde let nazaj. To novo odkritje 13 C-osiromašenega grafita izpred 4,1 milijarde let potencialno potisne biološki ogljik v prej neoznačeni Hadean. Posledica tega je, da je bilo na Zemlji pred 4,1 milijarde let precejšnja količina potencialno biogenega ogljika, 200 milijonov let pred naslednjim znanim sedimentnim ogljikom. Razširitev biološkega cikla ogljika na podlagi te vključitve grafita je preprosto, dosledno in v skladu z načelom uniformitarizma. To odkritje nakazuje, da je življenje v naših oceanih cvetelo blizu konca Hadeana, če ne že prej. Naslednji jasen korak bo preizkus kontinuitete možnega konzerviranja biogenega grafita v cirkonu. Če to res zabeleži starodavni sedimentni ogljik, ohranjen kljub potovanju skozi magmatsko komoro, potem bi ga bilo treba v cirkonu obnoviti v naslednjih 4 milijard letih zgodovine Zemlje.

Povzetek nekaj omejenih ogljikovih izotopov (δ 13 C) in redoks-omejitev, ki jih imamo za najzgodnejši ogljikov cikel na Zemlji. Zgoraj levo je na novo prijavljena izotopska vrednost ogljika za vključitev grafita v 4,1-milimetrskem hadeanskem cirkonu (-24 ± 4 ‰). Ta izjemen grafit predstavlja novo omejitev globalnega ogljikovega cikla v Hadeju. Prikazani so tudi predkambrijski diamanti (bimodalni pri −5 ‰ in −25 and) in zgodnjearhejska mikrobna biomasa (razpršena okoli −25%). Hadejski cirkon, na katerem je grafit, prihaja iz kontinentalne skorje, ki je prikazana kot gosta in temno rjava. Običajno se kontinentalna skorja oblikuje v komorah magme nad podvodno ploščo oceanske skorje, ki je tukaj prikazana v črni barvi. Končno, različni ukrepi redoks kažejo, da se sedanji zgornji plašč Zemlje rahlo zmanjšuje in je tak že približno & gt; 3,8 milijarde let. (Vložek) Podobne omejitve za magmatski ogljik, ki ga najdemo v luninih kamninah (okoli -20 ‰) in Marsovskih meteoritih (okoli -20 ‰). Zdi se, da imata tako Luna kot Mars močno reducirajoče plašče. (Vložek slika prilagojena iz ref. 1.)

Zdi se, da se je ta starodavni ogljik divjal, ko je bil v magmatski komori, vendar je za razumevanje ogljikovega kroga na Zemlji potreben pogled na ekstremne geološke razmere. Ta nova meritev izotopa je še ena omejitev, ki je bila dodana številnim podobnim raziskavam materialov, iztisnjenih globoko znotraj Zemlje. Nova meritev je na primer podobna nekaterim diamantom v plašču. Slika 1 vključuje povzetek nekaj desetletij izotopskih meritev ogljika diamantov, iztisnjenih iz zemeljskega plašča v silovitih eksplozivnih izbruhih. Diamanti kažejo, da je plašč bimodalni glede na izotope ogljika. Večina diamantov ima vrednosti izotopov ogljika združene pri -5 ‰, obstaja pa še ena manj bogata skupina diamantov z izotopskimi vrednostmi ogljika, razporejenih okoli -25 around (12, 13). Delno na podlagi teh dokazov verjamejo, da ima plašč izotopsko sestavo -5 ‰, in prevladuje mnenje, da več kot 13 diamantov, osiromašenih s C, predstavlja biogeni ogljik, ki je bil subduciran v plašč (14). V tej interpretaciji imajo diamanti in hadejski grafit prehodnega območja podobno pripoved in podobno divjo vožnjo. Ponovno je zgodba preprosta, dosledna in v skladu z načelom uniformitarstva.

Kdaj začne uniformitarstvo propadati, ko začnemo skicirati podrobnosti o hadeju? Z drugimi besedami, v katerih starih časovnih intervalih vemo, da je Zemlja delovala drugače? Eden preprostih odgovorov je, da je bila Zemlja zagotovo drugačna, če je nastala pred 4,5 milijarde let nazaj. Nekaj ​​neposrednih omejitev, ki jih imamo takrat za Zemljo, je prikazano tudi na sliki 1. Čeprav se redoksalno stanje zgornjega plašča rahlo zmanjšuje (pufrira mešanica železovega in železovega železa) že vsaj zadnjih 3,8 milijarde let (15), lunin vzorci dokazujejo, da se Luna močno zmanjšuje (16). Ker je Luna nastala zaradi velikega udarca prazemlje, lunine kamnine v določeni meri prikazujejo vidike Zemlje v njeni zadnji fazi nastajanja. Najenostavnejši zaključek je, da je bil zgornji plašč Zemlje na začetku bistveno bolj zmanjšan. Naraščajoči dokazi kažejo, da ima magmatski ogljik na Marsu (17, 18) in Luni (19) izotop ogljika Bell et al. opisujejo dva obsežna vključka grafita znotraj 4,1 milijarde let starega cirkona z Jack Hillsa. sestava približno -20 ‰. To je bistveno več za 13 C, manj kot sedanji zgornji plašč Zemlje. Trenutno je odgovor iz učbenika ta, da sta Zemlja in Mars začela z različnim ogljikom in da je Luna prav čudna, potencialno nanjo so vplivali vplivi meteorita.

Divji alternativni predlog je, da je večji del Zemlje dejansko bolj osiromašen za 13 C, kot si mislimo, s povprečno izotopsko vrednostjo ogljika okoli -20 ‰. Na primer, Zemljino jedro lahko vsebuje pomemben C, kar ima za posledico frakcioniran plašč (20). Vsekakor se mi zdi vredno razmisliti, da se je Zemlja na začetku močno zmanjševala in je imela v zgornjem plašču pomembnih 13 ogljika, osiromašenega s C. Z drugimi besedami, najzgodnejša Zemlja je morda izgledala kot sedanja Luna. Seveda se je zemeljski plašč med hadeanom spremenil, da je postal bolj oksidativen in se naselil na izotopsko sestavo zgornjega plašča, podobno kot danes. Na začetku pa bi lahko prebiotična juha proizvedla precejšen sedimentni ogljik in mogoče je, da je ogljik bolj osiromašen za 13 C, kot običajno mislimo. Bell in sod. (1) pokrivajo svoje baze tako, da svoj grafit ustrezno imenujejo potencialno biogeni. Je grafit, ki so ga našli v prebiotični juhi? Možno je in bi bilo enako vznemirljivo, vendar mislim, da ne glede na to, da je starost kristalizacije cirkona več kot 400 milijonov y po nastanku Zemlje. Štiristo milijonov let je dolgo. Kar zadeva geofiziko, je več časa kot tektonika plošč za sestavo in razpad superkontinenta Pangea. Vendar se cirkoni Jack Hills razširijo na približno 4,4 milijarde let nazaj, približno 100 milijonov let po nastanku Lune. Če grafit še vedno najdemo v starodavnih cirkonih, bi lahko bil izziv razlikovanje med gosto prebiotično juho in produktivno biosfero, ki veže ogljik.


Poglej si posnetek: The History of Earth HD - 720P