Ein Forscherteam hat gängige Theorien über die Bildung der Erdkruste widerlegt und bewiesen, dass sie sich langsam weiter entwickelt, anstatt sich vor drei Milliarden Jahren rapide zu verlangsamen. Durch die Analyse von mehr als 600.000 Gesteinsproben aus der ganzen Welt schlugen sie eine neue Methode zur Kartierung des Wachstums der Erdkruste vor, die darauf hindeutet, dass es allmählicher abläuft und Aufschluss über die Entstehung und Divergenz von Planeten, insbesondere der Venus, gibt.

Eine von der Penn State University durchgeführte Studie zeigt, dass die Erdkruste seit Milliarden von Jahren einen langsamen Prozess der Neuentwicklung durchführt, anstatt ihr Wachstum vor etwa drei Milliarden Jahren rapide zu verlangsamen. Forscher sagen, dass die neue Entdeckung bestehenden Theorien widerspricht, dass sich Krustenplatten schon früh in der Erdgeschichte schnell gebildet haben.

Die Forschung wurde kürzlich in der Zeitschrift Geochemical Perspectives Letters veröffentlicht. Der Hauptautor Jesse Reimink, Assistenzprofessor für Geowissenschaften, sagte, die Arbeit könnte zur Beantwortung einer grundlegenden Frage über unseren Planeten beitragen und Hinweise auf die Entstehung anderer Planeten liefern.

„Die führende Theorie deutet auf einen Wendepunkt vor etwa drei Milliarden Jahren hin, was bedeutet, dass unsere Erde ein stagnierender Kappenplanet ohne tektonische Aktivität war, bevor sich die Platten plötzlich drehten“, sagte Reimink. „Wir haben gezeigt, dass dies nicht der Fall ist.“

Um den Entstehungsprozess der Erdkruste oder Krustenwachstumskurve abzubilden, verwendeten die Forscher mehr als 600.000 Proben aus einer Datenbank mit Gesteinsaufzeichnungen der Erde. Forscher auf der ganzen Welt, darunter auch die Penn State University, analysierten jede Gesteinsprobe in der Aufzeichnung, um den geochemischen Gehalt und das Alter zu bestimmen. Die Forscher entschieden sich für Gesteinsaufzeichnungen anstelle von Mineralproben, da Gesteinsaufzeichnungen auf diesen Zeitskalen empfindlicher und weniger anfällig für Verzerrungen sind.

Untersuchungen unter der Leitung von Jesse Reimink, Assistenzprofessor für Geowissenschaften an der Penn State, zeigen, dass sich die Erdkruste über Milliarden von Jahren hinweg langsam neu verarbeitet hat, anstatt ihr Wachstum vor etwa drei Milliarden Jahren schnell zu verlangsamen. Remink sagte, die Arbeit widerspreche den bestehenden Theorien, dass sich tektonische Platten schon früh in der Erdgeschichte schnell gebildet hätten. Bildnachweis: Mit freundlicher Genehmigung von Jesse Lemmink

Da die Forscher wussten, dass die Zuverlässigkeit der Mineralaufzeichnungen mit der Zeit abnimmt, nutzten sie die Gesteinsaufzeichnungen, um die Krustenwachstumskurve neu zu zeichnen. Zu diesem Zweck entwickelten sie eine einzigartige Methode, um zu bestimmen, wie Millionen von Jahren altes magmatisches Gestein im Laufe der Zeit verändert und verändert wurde: Sie demonstrierten experimentell, wie sich dasselbe Gestein im Laufe der Zeit unterschiedlich verändert. Gesteine ​​können auf vielfältige Weise verändert werden, beispielsweise durch Verwitterung zu Sedimenten oder durch Umschmelzen im Erdmantel. Daher nutzten die Forscher diese experimentellen Daten, um neue mathematische Werkzeuge zu entwickeln, mit denen die Gesteinsaufzeichnung analysiert und Unterschiede in den Veränderungen in den Proben berechnet werden können.

„Wir haben auf neue Weise berechnet, wie viel Wiederaufbereitung stattgefunden hat, indem wir die Zusammensetzung der magmatischen Gesteine ​​untersucht und die Anteile der Sedimente ermittelt haben“, sagte Reimink.

Mithilfe dieser Berechnungen kalibrierten sie die Wiederaufbereitung im Gesteinsprotokoll. Anschließend nutzten die Forscher ihr neues Verständnis der Wiederaufbereitung von Gesteinen, um Krustenwachstumskurven zu berechnen. Sie verglichen die neu berechneten Kurven mit Wachstumsraten, die andere Experten aus Mineralienaufzeichnungen ermittelt hatten.

Die Arbeit von Reimink und seinem Team zeigt, dass die Erdkruste dem Verlauf des Erdmantels folgt, der Schicht, in der die Erdkruste ruht, was auf einen Zusammenhang schließen lässt. Dies ist nicht das erste Mal, dass Geowissenschaftler die Idee vertreten, dass die Erdkruste allmählicher wuchs; Es ist jedoch das erste Mal, dass die Rockplatte zur Unterstützung dieser Idee verwendet wird. „Unsere Krustenwachstumskurve stimmt mit der Wachstumsaufzeichnung des Mantels überein, daher scheinen sich die beiden Signale in gewissem Maße zu überlappen, wohingegen sich die beiden Signale nicht überlappen, wenn Mineralaufzeichnungen zur Erstellung der Krustenwachstumskurve verwendet werden“, sagte er.

Die Studie schärft das Bewusstsein der Forscher, ist aber nicht das A und O der Krustenwachstumsforschung. Es gibt einfach zu wenige Datenpunkte, um die Weite von Raum und Zeit in der Erdkruste zu erfassen. Eine weitere Analyse vorhandener Datenpunkte könnte jedoch dazu beitragen, Studien über andere Planeten zu unterstützen. Venus zum Beispiel hat keine tektonischen Platten und könnte ein modernes Beispiel der frühen Erde sein.

„Wann wurden Erde und Venus unterschiedlich?“ fragte Reimink. „Warum sind sie unterschiedlich geworden? Die Wachstumsrate der Erdkruste hat einen großen Einfluss darauf. Sie verrät uns, wie sich die Planeten auf unterschiedlichen Flugbahnen entwickelt haben, was und warum.“