지구의 빵 껍질이 금이 가면 과학자들이 핀 다운 한 다음 생명을 얻었습니다.

2016 년 지오 화학 주의자 인 조나스 츠 쉬 (Jonas Tusch)와 카스틴 뮌커 (Carsten Münker)는 호주 아웃백에서 천 파운드의 바위를 망치고 독일 쾰른에게 항공 발표했습니다.

5 년간의 톱질, 분쇄, 용해 및 분석 후, 그들은 그 암석에서 동축을했으며, 판 구조론이 시작된 시대.

지구의 골절 된 진한 성벽의 딱딱한 연동 판은 태양계에서 독특합니다. 과학자들은 점점 더 안정적인 분위기, 보호 자기장 및 복잡한 삶의 메나 지와 같은 지구의 다른 특수 특징에 점점 더 연결하고 있습니다. 그러나 지질 학자들은 지구의 지각이 접시에 침입했을 때 정확히 오랫동안 토론 해 왔으며, 경쟁하는 가설은 지구의 45 억 년 동안의 첫 10 억 년에 걸쳐 지난 10 억에 이르기까지 오랫동안 논쟁을 벌였습니다. 이러한 추정치는 판 구조가 지구의 다른 모든 것에 어떤 영향을 미치는지에 대해 크게 다른 영향을 미칩니다.

지각 판의 확산, 스매싱 및 급락은 단순한 지리보다 훨씬 더 많은 형태입니다. 지구 표면의 재활용은 기후를 조절하는 데 도움이되는 반면 대륙과 산의 건물은 생태계에 중요한 영양분을 펌핑합니다. 실제로, 판 구조론은 충분히 일찍 시작되면 복잡한 삶의 진화의 주요 원동력 일 수 있습니다. 그리고 연장되면, 이동하는 플레이트는 먼 행성에서도 진보 된 삶을위한 전제 조건이 될 수 있습니다.

이제 Tusch, Münker 및 그들의 공동 저자의 호주 아웃백의 바위에 대한 연구는 국립 과학 아카데미 의 절차에 출판되었습니다. 호주 애들레이드 대학교의 지질 학자 인 앨런 콜린스 (Alan Collins)는 판 구조론의 출현에 대한“스냅 샷”을 포착했다고 말했다. 바위에서 텅스텐 동위 원소에 대한 팀의 분석은 약 32 억 년 전에 판 구조론으로 전환하는 행위에서 지구를 보여줍니다.

옥스포드 대학교의 석유 학자 인 리차드 팔린 (Richard Palin)은 지난 10 년 동안 그 날짜를 가리키고있는 다른 상황 증거가 발생한 결과는 버스를 버렸다고 말했다. 그것은 약 30 억 년 전에 언젠가 전 세계적으로 판결을 내린 지질 학적 공동체의 합의가 커지는 것을지지한다고 그는 말했다.

콜린스는“매우 다른 관점에서 나오는 많은 사람들이 3.2 ~ 30 억 년의 수렴을 내놓았다”고 말했다.

지구의 엔진

지질 학자 Alfred Wegener가 1912 년에 대륙 표류 이론을 처음 제안했을 때, 그의 동료 대부분은 그것이 터무니 없다고 생각했습니다. 거대한 육지가 어떻게 움직일 수 있습니까? Wegener는 표류 대륙을 운전하는 메커니즘을 식별 할 수 없었습니다. 실제로 지질 학자들은 지각과 핵심 사이의 두꺼운 핫 암석 층 인 지구 맨틀 내에서 대류가 표면의 판을 어떻게 추진하는지 알아내는 데 50 년이 걸릴 것입니다. 그들은 결국 15 개의 주요 플레이트와 수십 개의 작은 판이-살해 중반 융기 부분에 퍼져서 맨틀의 흐름과 함께 움직이고, 가장자리에서 서로를 긁어 내고,“subduction Zones”에서 맨틀로 다시 뛰어 들었다는 것을 보여주었습니다.

로스 앤젤레스 캘리포니아 대학교의 지구 물리학자인 Carolina Lithgow-Bertelloni는“Plate Tectonics는 표면을 움직일 수있는 매우 체계적인 방법을 제공합니다. "지진이있는 지진이있는 이유, 산이있는 산이있는 이유를 이해할 수 있습니다."

그 후 수십 년 동안 과학자들은 지구의 대기, 자기장, 안정적인 기후 및 생물 다양성이 모두 판 구조론과 관련이 있음을 깨닫게되었습니다. Lithgow-Bertelloni는“우리 지구가 작동하는 방식으로 작동하게합니다.

우선, 판 구조론은 점차 밝은 태양에도 불구하고 지구가 수십억 년 동안 거주 가능한 기후를 유지하는 데 도움이되었습니다. 우리의 Goldilocks 기후는 대기 중의 이산화탄소와 실리케이트 미네랄 사이의 화학 반응으로 인해 크게 발생하며, 이는 퇴적물에 묻어 대기의 온실 가스 수준을 천천히 감소시킵니다. 이산화 이산화 규산소 반응의 대부분은 접시를 충돌하여 만든 산의 경사에서 발생합니다.

또한, 맨틀, 크러스트, 바다 및 대기 사이의 재료를 재활용하면 생명에 중요한 요소를 지속적으로 공급할 수 있습니다. 판 구조론은 맨틀을 개선하여 인과 같은 요소가 대륙 지각으로 표면에 발생합니다. 이 요소들은 산들이 풍화되어 바다로 씻겨 질 때 바닷물에서 생명을 비옥합니다. 그리고 대륙 자체는 새로운 종에 햇볕이 잘 드는 부동산을 제공합니다.

마찬가지로 맨틀 대류는 열이 지구의 핵심에서 빠져 나와 코어가 자기장을 생성하도록 도와줍니다. 필드는 우주로 멀리 확장되어 대기가 태양 폭풍으로 침식되는 것을 방지합니다.

그러나 지구의 유아기는 달랐습니다.

방사성 붕괴는 초기 지구의 내부가 오늘날보다 훨씬 더 뜨거워 졌기 때문에 빵 껍질은 연약했습니다. 수십 년 동안 과학자들은 핵심이 빵 껍질이 움직이고, 부서지고, 충돌하고 뛰어 들기 시작한 접시로 강화 될 정도로 핵심이 냉각되었을 때 토론했습니다. Lithgow-Bertelloni.

록키 레코드

지구의 형성 년을 해독하는 것은 어렵습니다. 수십억 년 전의 바위는 드문 일뿐 만 아니라 시간과 구조론에 의해 고문을당했습니다. 그들은 과거에 분리되고 잠재적으로 오해의 소지가 있습니다.

몇몇 과학자들은 Plate Tectonics가 최소 40 억 년 전부터 운영되었다고 주장했다. 그들은 이것을 40 억 명의 작은 결정에 기반을 둔다. 그러나 다른 연구자들은 그 결정이 다른 방식으로 형성 될 수 있다고 반박합니다.

다른 사람들은 판 구조론이 최근에 지질 학적으로 말하기 시작했다는 가설을 세웠다. 그들은 현대 판 충돌 영역에서 형성되는 것으로 알려진 암석 유형을 지적합니다. 이 암석의 오래된 예가 없다면 판 구조론도 젊어 야합니다. 논쟁은 진행됩니다.

그 암석의 외관은 지구 내부의 느린 냉각과 같은 판 구조론이 시작된 후 발생한 변화를 반영 할 수 있습니다.

연구원들은 어느 정도까지 타이밍에 대한 불일치는 플레이트 구조 자체 자체가 시간이 지남에 따라 어떻게 변했는지를 보여줍니다. 갑작스런 전환을 경험하기보다는 지각 활동이 현대 형태로 점차 진화했을 것입니다.

그럼에도 불구하고 지난 10 년 동안 수집 된 중요한 데이터는 진화의 주요 변곡점이 약 32 억 년 전에 Archean Eon의 한가운데서 일어났다는 것을 시사합니다. 변곡은 여러 줄의 증거로 나타납니다.

지구 화학 트레이서는 산소, 이산화탄소 및 물이 그 시간 이후 대기와 맨틀 사이에서 이동하기 시작했음을 나타냅니다. 안정적인 대륙 지각의 양도 점프했습니다. 그 날짜 이후에 형성된 다이아몬드만이 Eclogite의 얼룩을 포함합니다. 그리고 라바는 코 마티 라이트 (Komatiites)라고 불렀다.

2020 년에 여러 팀이 발표 한 두 개의 거대한 논문은 증거를 검토했으며 Plate Tectonics가 약 32 억 년 전에 진행되었다고 독립적으로 결론을 내 렸습니다. 지구의 기록은 여전히 ​​모호하며 일부는 논쟁이 계속되고 있습니다. 그러나 새로운 텅스텐 발견은“화학 지문”을 제공한다고 Collins는 신흥 합의를 지원하기 위해 말했다.

지구의 유아기의 신호

2015 년 쾰른 대학교에서 Tusch와 Münker는 플레이트 구조론의 시작을 조사하는 새로운 방법을 고안했습니다. 그들은 태양계 형성 후 6 천만 년 이내에 Hafnium-182의 방사성 붕괴에 의해 형성된 텅스텐의 동위 원소 인 Tungsten-182에 중점을 두었습니다. Münker는“이것은 지구 최대 6 천만 년의 흔적입니다.

Tungsten-182는 지구의 초기부터 암석에서 상대적으로 풍부해야합니다. 그러나 판 구조론이 시작되면, 맨틀의 대류 휘젓기는 텅스텐 -182와 텅스텐의 다른 4 개의 동위 원소와 혼합되어 균일하게 낮은 텅스텐 -182 값을 갖는 암석을 생성했을 것이다.

Tusch와 Münker는 고대 바위에서 작은 흔적의 텅스텐을 추출하는 강력한 새로운 방법을 개발했습니다. 그런 다음 그들은 바위를 찾았습니다.

먼저 그들은 그린란드 서부의 ISUA 지역에서 수집 한 Archean Rocks를 분석했습니다. Tusch는 샘플을 분석하는 데 11 개월을 보냈지 만 결국 그의 Tungsten-182 데이터는 평평했으며 샘플 사이에 유의 한 변화가 없었습니다. 연구원들은 그린란드 암석이 역사상 변형되고 가열되어 지구 화학 정보를 뒤흔들 었다고 추측했다.

그들은 더 나은 바위가 필요했기 때문에 서호주의 Pilbara로 향했습니다. Münker는“이것은 지구 전체에서 가장 잘 보존 된 Archean Rocks를 가지고 있습니다. "그들은 그 시대의 비슷한 암석과 비교할 때 많은 난방을 보지 못했습니다."

Tusch는“나는 같은 가치를 반복해서 보여주지 않는 샘플을 찾는 데 정말로 열중했다.

뉴 사우스 웨일즈 대학교 (New South Wales)의 공동 저자 인 마틴 반 크라 넨돈 (Martin Van Kranendonk)이 안내 한이 팀은 오프로드 트럭의 아웃백을 막았으며 고대 화산암과 식물이 서로 모방하는 녹슬 붉은 노두를 방문했습니다. 노두의 척수 부시는 실리카와 함께 삐걱 거리고 모든 것을 묘사합니다.  그들은 27 억 ~ 35 억 년 전에 유망한 반 톤의 바위와 용암을 망치게했습니다.

독일로 돌아온 Tusch는 일을 시작했습니다. 그는 암석 톱을 사용하여 각 샘플 내부의 신선한 암석을 얻은 다음, 송마단의 반투명을 만들어서 인간 모발 너비의 절반까지 슬라이스를 연마했습니다. 그는 나머지를 분쇄하고 텅스텐을 집중시킨 다음 질량 분석기에서 텅스텐 동위 원소 비율을 분석했습니다.

거의 2 년에 걸쳐 결과가 흘렀습니다. 이번에는 동위 원소 비율이 평평하지 않았습니다. Tusch는“정말 좋았습니다.

Tungsten-182 농도는 33 억 년 전에 형성된 암석에서 높은 것으로 시작하여 맨틀이 아직 혼합되지 않았다는 것을 보여주었습니다. 그런 다음 31 억 년 전에 현대 수준에 도달 할 때까지 2 억 년이 넘는 가치가 감소했습니다. 그 감소는 필 바라 아래의 맨틀이 혼합되기 시작하면서 고대 텅스텐 -182 신호의 희석을 반영합니다. 그 혼합은 플레이트 지각학을 보여 주었다.

지구는 아이슬란드와 같은 화산 제도로 장식 된 물 세계에서 산, 강, 홍수, 호수, 얕은 바다가있는 대륙 세계로 빠르게 변할 것입니다.

생명을위한 새로운 세계

약 32 억 년 전의 시작 날짜는 판 구조론이 지구상의 생명에 어떤 영향을 미쳤는지 명확히하는 데 도움이됩니다.

인생은 39 억 년 전에 미리 시작되었으며, 348 억 년 전 Pilbara의 Stromatolites라고 불리는 Pilbara의 퇴적물에 험담 한 작은 스택을 만들고있었습니다. 이것은 판 구조론이 가장 기본적인 수준에서 인생의 전제 조건이 아니라는 것을 보여줍니다. 그러나 판 구조론이 진행되는 것처럼 인생이 다각화 한 것은 우연의 일치가 아닙니다.

접시 구조론으로 얕은 햇볕에 쬐인 바다와 호수는 대륙 암석에서 풍화 된 영양소로 수정되었습니다. 박테리아는 이러한 환경에서 광합성을 통해 햇빛을 수확하여 산소를 생성하기 위해 진화했습니다.

또 다른 50 억 년 동안,이 산소는 하늘에서 간신히 남아 있었는데, 부분적으로는 철 및 기타 화학 물질과 즉시 반응했기 때문입니다. 또한, 광합성에서 생성 된 모든 산소 분자는 탄소 원자와 일치하며, 이들은 탄소가 묻히지 않는 한 대기에서 산소의 순 이득이없는 이산화탄소로 쉽게 재결합한다.

그러나 점차적으로 판 구조론은 점점 더 많은 탄소를 묻을 수있는 토지와 퇴적물을 제공했습니다 (또한 광합성 박테리아를 자극하기 위해 많은 인을 제공합니다). 대기는 결국 24 억 년 전에 산소화되었습니다.

산소는 산소 기반 신진 대사로 식물, 동물 및 거의 모든 것의 출현을 위해 지구를 세웠습니다. 미생물보다 더 크고 복잡한 수명은 더 많은 에너지를 필요로하며, 유기체는 ATP라고 불리는 ATP라고 불리는 활력있는 에너지를 운반하는 분자를 훨씬 더 많이 만들 수 있습니다. 매사추세츠 기술 연구소의 Athena Eyster는“산소는 우리가 복잡한 삶으로 생각하는 것에 정말로 중요합니다.

슈퍼 대륙 Nuna-Rodinia의 약 10 억 년 통치 인“지루한 10 억”시대에 복잡성을 향한 진보. 대륙이 잼에 갇히면서 북경 대학교와 동료들의 Ming Tang은 완전히 침식되어 영양분의 흐름을 바다로 줄이고 산소 수준을 낮추었다.

결국 초 대륙은 분리되었고 새로운 산은 영양소가 다시 자라서 수출되었습니다. 약 6 억 년 전만

복잡한 동물의 삶은 5 억 4 천만 년 전에 바다에서 그리고 곧 땅에서 폭발했습니다. 성층권의 산소가 자외선 방사선으로부터 토지 생명을 보호하는 오존을 형성했기 때문에 마른 땅은 이제 거주 할 수있었습니다.

Eyster는“잠재적으로, 아키아 세계와의 유사체, 아마도 생명이 없을 수도있는 생명을 가질 수있는 많은 다른 행성이있다”고 말했다.

화성을 고려하십시오. 화성과 지구는 처음 10 억 년 동안 상당히 비슷했습니다. 그러나 화성은 지구보다 작기 때문에 플레이트 구조론을 결코 개발하지 않았으므로 내부 압력은 맨틀 대류를 대규모로 유도하기에 불충분했습니다. 대신, 그것은 이동식 플레이트를 형성하는 데 도움이되지 않는 두꺼운 빵 껍질을 신속하게 개발했습니다. 오늘날 화성은 붉은 색, 지표수가 적고 자기장이없고 대기가 붉어졌습니다.

그러나 지구의 운명 일 수도있는 판 구조론의 경우