Tektonika płyt, która jest przyczyną trzęsień ziemi, powstawania gór i podziału kontynentów, mogła mieć miejsce, gdy Ziemia była jeszcze w powijakach — wynika z nowych badań — znacznie wcześniej, niż wcześniej sądziło wielu naukowców.
Nowe badanie sugeruje, że tektonika płyt rozpoczęła się ponad 4 miliardy lat temu — niedługo po uformowaniu się planety 4,5 miliarda lat temu. W tej epoce, znanej jako Hadean, Ziemia była świeża i gorąca, z atmosferą amoniaku i metanu przesiąkniętą wystarczającą ilością wody, aby ostatecznie skroplić się w ocean obejmujący całą planetę. W tym okresie Ziemia ochłodziła się na tyle, że miała stałą zewnętrzną skorupę.
Obecnie skorupa ta jest kształtowana przez mielące ruchy płyt tektonicznych, które poruszają się po cieplejszym, bardziej mobilnym płaszczu poniżej. Nikt jednak nie wie na pewno, kiedy ten układ płyt tektonicznych zaczął się. Wcześniej badacze sugerowali, że rozpoczął się w hadeanie, niemal natychmiast po ostygnięciu skorupy. Inni uważają, że płyty tektoniczne rozpoczęło się około 3,2 miliarda lat temugdy geochemia ujawnia pewne kluczowe zmiany w składzie skorupy ziemskiej. Inni twierdzą, zjawisko to jest jeszcze bardziej współczesneewoluując do swojej współczesnej formy w ciągu ostatnich kilku miliardów lat.
Naukowcy mają trudności z dokładnym określeniem, kiedy zaczęła się tektonika płyt, ponieważ nie zachowały się żadne skały starsze niż 4 miliardy lat, więc jedynym bezpośrednim oknem do Hadeanu są maleńkie, wytrzymałe kryształy znane jako cyrkony — najstarsze z nich datowane są na 4,4 miliarda lat. Podzbiór tych kryształów, znany jako cyrkony typu S, może ujawnić obecność tektoniki płyt. Te konkretne cyrkony to kryształy, które tworzą się w skałach osadowych na lądzie, a następnie są wypychane do płaszcza przez tektonikę i ponownie pojawiają się w granitach metamorficznych.
Problem polega na tym, że cyrkonów typu S nie da się łatwo zidentyfikować na podstawie pojedynczej cechy, ale na podstawie całego zestawu minerałów śladowych.
W nowym badaniu opublikowanym 8 lipca w czasopiśmie PNASnaukowcy wykorzystali model uczenia maszynowego, aby ułatwić to zadanie. Naukowcy najpierw wprowadzili dane do modelu z 300 cyrkonów o znanym pochodzeniu, a następnie przetestowali zdolność modelu do określenia, czy 74 kolejne cyrkony były typu S, czy nie. Po wytrenowaniu modelu w celu rozróżniania typów cyrkonów, zespół zastosował go następnie do 971 nowych cyrkonów z Jack Hills w Australii, gdzie znajduje się większość najstarszych cyrkonów na Ziemi.
Wyniki wskazały, że 35% cyrkonów Jack Hills było typu S. Niektóre z nich datowane są na 4,2 miliarda lat temu, co sugeruje, że tektonika płyt przemieszczała skały ze skorupy do płaszcza i z powrotem w okresie hadeanu.
Badania te nie są pierwszymi, które wskazują na bardzo dawne ruchy tektoniczne. Eksperyment z 2023 r. że skały stopione w wysokich temperaturach sugerują, że najstarsza skorupa kontynentalna powstała w wyniku subdukcji — procesu zanurzania się jednej płyty tektonicznej pod drugą. Niektóre badania sugerują nawet, że mogły to być wczesne kontynenty w okresie hadesu.
Jednak nowe badanie prawdopodobnie nie rozwiąże wszystkich kontrowersji. Chris Hawkesworthgeochemik z Uniwersytetu w Bristolu, który nie brał udziału w nowym badaniu, opowiedział magazynowi Science że inne siły wykraczające poza tektonikę płyt, takie jak uderzenia wielkich meteorytów, również mogły powodować przemieszczanie się skał między skorupą a płaszczem na wczesnym etapie istnienia Ziemi.
