古代ジルコンはプレートテクトニクスの開始を3.6億年前にさかのぼります–地球を生命に優しいものにするために重要な出来事

地球最古の鉱物は、プレートテクトニクスの開始から3.6億年前までの日付です

西オーストラリアのジャックヒルズにある古代のジルコンは、惑星を生き生きとさせるために不可欠な出来事の日付を磨きました。

スミソニアン国立自然史博物館の研究地質学者であるマイケル・アッカーソンが率いる科学者は、地球の特徴である現代のプレートテクトニクスと生命を支えるその独特の能力が約3.6億年前に出現したという新しい証拠を提供します。

地球は複雑な生命をホストすることが知られている唯一の惑星であり、その能力は、惑星をユニークにする別の機能であるプレートテクトニクスに部分的に基づいています。 科学で知られている他の惑星体には、地球の動的な地殻がありません。この地殻は、何年にもわたって移動、破壊​​、衝突する大陸プレートに分割されています。 プレートテクトニクスは、地球内部の化学反応器と、大気中の酸素から気候を調節する二酸化炭素の濃度まで、人々が今日楽しむ居住可能な惑星を設計したその表面との間の接続を提供します。 しかし、プレートテクトニクスがいつどのように始まったのかは謎のままであり、何十億年もの地質時代に埋もれています。

ジャーナルで14年2021月XNUMX日に公開された研究 地球化学的展望レターは、地球上でこれまでに発見された中で最も古い鉱物であるジルコンを使用して、惑星の古代の過去を振り返ります。

調査対象のジルコンが調査された西オーストラリア州のジャックヒルズは、調査チームによって収集された15個のグレープフルーツサイズの岩石からサンプリングされました。 スミソニアン国立自然史博物館の研究地質学者であるマイケル・アッカーソンが率いる科学者は、地球の特徴である現代のプレートテクトニクスと生命を支えるその独特の能力が約3.6億年前に出現したという新しい証拠を提供します。 14月XNUMX日にGeochemicalPerspectiveLetters誌に掲載されたこの研究では、地球上でこれまでに発見された中で最も古い鉱物であるジルコンを使用して、惑星の古代の過去を振り返っています。 クレジット：ロチェスター大学ダスティントレイル

西オーストラリアのジャックヒルズから来たこの研究で最も古いジルコンは約4.3億年前のものでした。つまり、地球自体が幼少期に形成されたこれらのほぼ破壊不可能な鉱物は、わずか約200億年前のものです。 3億年前までの地球の最も初期の歴史にまたがるジャックヒルズから収集された他の古代のジルコンとともに、これらの鉱物は、研究者が初期の世界の継続的な化学記録に最も近いものを提供します。

「私たちは、地球が岩と金属の溶けた球から今日の私たちが持っているものにどのように変化したかを再構築しています」とアッカーソンは言いました。 「他の惑星のどれも大陸または液体の海または生命を持っていません。 ある意味で、私たちは地球がなぜユニークなのかという質問に答えようとしています。そして、これらのジルコンである程度答えることができます。」

地球の過去を数十億年前に調べるために、アッカーソンと研究チームは、ジャックヒルズからグレープフルーツサイズの岩石を15個集め、シマリスと呼ばれる機械で砂に粉砕することで、それらを最小の構成要素である鉱物に減らしました。 幸いなことに、ジルコンは非常に密度が高いため、金椀と同様の手法を使用して、残りの砂から比較的簡単に分離できます。

西オーストラリアのジャックヒルズから集められた、薄くて磨かれた岩のスライス。 研究チームは、偏光レンズを備えた特殊な顕微鏡を使用して、岩を構成する石英の複雑な内部構造を調べることができました。これには、古代のジルコン（赤の輪郭の中央にあるマゼンタの鉱物）を特定できる独自の機能が含まれます。右の写真の挿入画像）。 スミソニアン国立自然史博物館の研究地質学者であるマイケル・アッカーソンが率いる科学者は、地球の特徴である現代のプレートテクトニクスと生命を支えるその独特の能力が約3.6億年前に出現したという新しい証拠を提供します。 14月15日にGeochemicalPerspectiveLetters誌に掲載されたこの研究では、地球上でこれまでに発見された中で最も古い鉱物であるジルコンを使用して、惑星の古代の過去を振り返っています。 地球の過去を数十億年前に調べるために、アッカーソンと研究チームは、ジャックヒルズからグレープフルーツサイズの岩石をXNUMX個集め、シマリスと呼ばれる機械で砂に粉砕することで、それらを最小の構成要素である鉱物に減らしました。 幸いなことに、ジルコンは非常に密度が高いため、金椀と同様の手法を使用して、残りの砂から比較的簡単に分離できます。 クレジット：Michael Ackerson、Smithsonian

チームは、レーザーでブラストし、質量分析計で化学組成を測定することにより、3,500を超えるジルコンをテストしました。 これらのテストにより、各ジルコンの年代と基礎となる化学的性質が明らかになりました。 テストされた数千のうち、約200は、これらの鉱物が作成されてから何十億年も耐えてきたため、研究に適していました。

「これらの鉱物の中にある秘密を解き明かすのは簡単なことではありません」とアッカーソンは言いました。 「私たちはこれらの結晶を何千も分析して、いくつかの有用なデータポイントを考え出しましたが、各サンプルは、まったく新しいことを教えてくれ、惑星の起源を理解する方法を再形成する可能性があります。」

ジルコンにはウランが含まれているため、ジルコンの年代を高精度に知ることができます。 ウランの有名な放射性と十分に定量化された崩壊率により、科学者は鉱物が存在していた期間をリバースエンジニアリングすることができます。

各ジルコンのアルミニウム含有量も研究チームにとって興味深いものでした。 現代のジルコンのテストでは、高アルミニウムジルコンは限られた数の方法でしか製造できないことが示されています。これにより、研究者はアルミニウムの存在を利用して、地質学的に言えば、ジルコンが形成されたときに何が起こっていたかを推測できます。

テストされた数千のジルコンの中から数百の有用なジルコンの結果を分析した後、アッカーソンと彼の共著者は、およそ3.6億年前にアルミニウム濃度の著しい増加を解読しました。

「この組成の変化は、現代スタイルのプレートテクトニクスの始まりを示している可能性が高く、地球上の生命の出現を示す可能性があります」とアッカーソン氏は述べています。 「しかし、この地質学的変化と生命の起源との関係を特定するには、さらに多くの研究を行う必要があります。」

高アルミニウムジルコンをプレートテクトニクスによる動的地殻の始まりに結び付ける推論の線は、次のようになります。高アルミニウムジルコンが形成される数少ない方法のXNUMXつは、地球の表面下のより深い岩を溶かすことです。

「化学結合のため、アルミニウムをジルコンに入れるのは本当に難しいです」とアッカーソンは言いました。 「かなり極端な地質条件が必要です。」

アッカーソンは、岩石が地球の表面の下でより深く溶けているというこの兆候は、惑星の地殻が厚くなり、冷え始めていることを意味し、地球の地殻のこの厚さは、現代のプレートテクトニクスへの移行が進行中であることの兆候であると考えています。

カナダ北部の4億年前のアキャスタ片麻岩に関する以前の研究でも、地球の地殻が厚くなり、惑星内で岩石がより深く溶けていることが示唆されています。

「アキャスタ片麻岩の結果は、ジャックヒルズのジルコンの解釈に自信を持ってくれます」とアッカーソンは言いました。 「今日、これらの場所は数千マイル離れていますが、かなり一貫した話をしています。それは、約3.6億年前に世界的に重要なことが起こっていたということです。」

この作品は、官民パートナーシップであるOur Unique Planetと呼ばれる博物館の新しいイニシアチブの一部であり、地球を特別なものにしているものについての最も永続的で重要な質問のいくつかの研究をサポートしています。 他の研究では、地球の液体の海の源と、鉱物がどのように生命の火花を助けたのかを調査します。

アッカーソン氏は、古代のジャックヒルズのジルコンで生命の痕跡を探し、他の非常に古い岩層を調べて、約3.6億年前に地球の地殻が厚くなった兆候を示しているかどうかを確認することで、これらの結果を追跡したいと考えています。

参照：14年2021月XNUMX日、MR Ackerson、D。TrailおよびJ.Buettnerによる「過アルミニウム地殻マグマの出現と初期地球への影響」 地球化学的展望レター.
DOI：10.7185 / geochemlet.2114

この研究への資金提供と支援は、スミソニアン協会と米国航空宇宙局（米航空宇宙局（NASA）).