การวิจัยเผยให้เห็นว่าลักษณะทางธรณีวิทยาที่กำหนดอย่างหนึ่งของโลกมีแนวโน้มก่อตัวอย่างไร และกำหนดขั้นตอนสำหรับการเกิดขึ้นของชีวิต
แร่ธาตุเพทายเป็นวัสดุโลกที่เก่าแก่ที่สุดที่รู้จัก บางส่วนก่อตัวขึ้นก่อนที่เปลือกโลกของดาวเคราะห์จะกลายเป็นแผ่นทวีปที่แข็งซึ่งเคลื่อนที่ตามการแปรสัณฐานของแผ่นเปลือกโลกสมัยใหม่
งานวิจัยใหม่เกี่ยวกับเพทายโบราณชี้ให้เห็นว่าการแปรสัณฐานแผ่นเปลือกโลกสมัยใหม่ของโลกน่าจะก่อตัวเมื่อประมาณ 3.6 พันล้านปีก่อน บทความที่ตีพิมพ์ในวารสารGeochemical Perspective Lettersเผยให้เห็นว่าลักษณะทางธรณีวิทยาที่กำหนดอย่างใดอย่างหนึ่งของโลกน่าจะก่อตัวขึ้นได้อย่างไร และกำหนดขั้นตอนสำหรับการเกิดขึ้นของชีวิต
“เรากำลังสร้างวิธีที่โลกเปลี่ยนจากลูกหินและโลหะหลอมเหลวมาเป็นสิ่งที่เรามีอยู่ในปัจจุบัน ไม่มีดาวเคราะห์ดวงอื่นใดที่มีทวีปหรือมหาสมุทรหรือสิ่งมีชีวิตที่เป็นของเหลว” Michael Ackersonนักธรณีวิทยาวิจัยจากพิพิธภัณฑ์ประวัติศาสตร์ธรรมชาติแห่งชาติของ Smithsonianและผู้เขียนนำการศึกษากล่าว “ในทางที่เรากำลังพยายามตอบคำถามว่าทำไมโลกถึงมีเอกลักษณ์ และเราสามารถตอบคำถามนั้นได้ด้วยเพทายเหล่านี้”
ค้นพบอดีตของโลกโบราณ
เมื่อโลกมีอายุเพียง 200 ล้านปี เพทายสองสามตัวก็เริ่มตกผลึก ในขณะที่พวกมันแข็งตัวในห้องหินหนืดโบราณ แร่ธาตุก็รวมเอาองค์ประกอบจากสภาพแวดล้อมโดยรอบ จากการศึกษาวันนี้ นักวิทยาศาสตร์สามารถค้นพบว่าภูมิธรณีเคมีของโลกเป็นอย่างไรเมื่อ 4.3 พันล้านปีก่อน
“แต่การไขความลับที่อยู่ภายในแร่ธาตุเหล่านี้ไม่ใช่เรื่องง่าย” แอคเคอร์สันกล่าว
เพื่อไขความลับของเซอร์คอนโบราณ แอคเคอร์สันและทีมของเขาได้รวบรวมหินขนาดเท่าเกรปฟรุต 15 ก้อนจากแหล่งทางธรณีวิทยาเก่าแก่ที่ไม่น่าเชื่อในรัฐเวสเทิร์นออสเตรเลียที่เรียกว่าแจ็คฮิลส์ พวกเขาบดหินให้เป็นทราย จากนั้นจึงแยกเพทายที่หนาแน่นกว่าออกจากแร่ธาตุอื่นๆ ด้วยเทคนิคที่คล้ายกับการร่อนทอง
จากนั้น Ackerson และเพื่อนร่วมงานของเขาได้ตรวจสอบองค์ประกอบภายในตัวอย่างเพทายด้วยกล้องจุลทรรศน์หลายร้อยชิ้นเพื่อกำหนดอายุของแร่ธาตุและองค์ประกอบทางเคมี พวกเขาใช้ร่องรอยของยูเรเนียมและนำไปสู่การระบุอายุของชิ้นงานทดสอบแต่ละชิ้น จากนั้นจึงวิเคราะห์ปริมาณของอะลูมิเนียมในเซอร์คอนเพื่อเรียนรู้เพิ่มเติมว่าโลกภายนอกมีลักษณะอย่างไรในขณะนั้น
“ตัวอย่างแต่ละตัวอย่างมีศักยภาพที่จะบอกเราถึงสิ่งใหม่ทั้งหมด และปรับเปลี่ยนวิธีที่เราเข้าใจต้นกำเนิดของโลกของเรา” แอคเคอร์สันกล่าว
เพทายเริ่มมีหิน
หลังจากตรวจสอบเซอร์คอนแล้ว นักวิจัยพบว่าความเข้มข้นของอะลูมิเนียมในบางส่วนเพิ่มขึ้นประมาณ 3.6 พันล้านปีก่อน เซอร์คอนอลูมิเนียมสูงสามารถสร้างได้เพียงไม่กี่วิธีเท่านั้น วิธีหนึ่งเหล่านี้คือการละลายหินที่ลึกลงไปใต้เปลือกโลก
“เป็นเรื่องยากมากที่จะนำอะลูมิเนียมมาทำเพทายเนื่องจากพันธะเคมี” แอคเคอร์สันกล่าว “คุณต้องมีสภาพทางธรณีวิทยาที่ค่อนข้างรุนแรง”
ทีมงานสงสัยว่าความเข้มข้นของอะลูมิเนียมเพิ่มขึ้นในเซอร์คอนเมื่อ 3.6 พันล้านปีก่อน เนื่องจากหินละลายลึกลงไปใต้พื้นผิวโลกเมื่อเปลือกโลกหนาขึ้นและเย็นลง หากถูกต้อง สิ่งนี้ชี้ไปที่การเกิดขึ้นของการแปรสัณฐานของแผ่นเปลือกโลกสมัยใหม่
“การเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบนี้น่าจะเป็นจุดเริ่มต้นของการแปรสัณฐานของแผ่นเปลือกโลกแบบสมัยใหม่ และอาจส่งสัญญาณการเกิดขึ้นของสิ่งมีชีวิตบนโลก” Ackerson กล่าว
เพทาย encrusted เส้นทางข้างหน้า
การแปรสัณฐานของแผ่นเปลือกโลกเชื่อมต่อภายในของโลกกับเปลือกโลก ชั้นบรรยากาศ และมหาสมุทร ทำให้สภาพที่เอื้ออาศัยคงอยู่คงอยู่ได้นานหลายชั่วอายุคน ซึ่งจะทำให้โลกสามารถดำรงชีวิตได้ แต่ความเชื่อมโยงระหว่างต้นกำเนิดของการแปรสัณฐานของแผ่นเปลือกโลกสมัยใหม่กับต้นกำเนิดของชีวิตนั้นจำเป็นต้องได้รับการตรวจสอบเพิ่มเติม
งานของ Ackerson และผู้เขียนร่วมเป็นส่วนหนึ่งของโครงการริเริ่มใหม่ของพิพิธภัณฑ์ที่ชื่อว่า Our Unique Planet ซึ่งเป็นความร่วมมือระหว่างภาครัฐและเอกชน ซึ่งมีจุดมุ่งหมายเพื่ออำนวยความสะดวกในการวิจัยเหตุผลอันลึกลับเบื้องหลังสถานะอันเป็นเอกลักษณ์ของโลกในฐานะดาวเคราะห์ที่น่าอยู่อาศัย
ก้าวไปข้างหน้า Ackerson ต้องการศึกษา zircons Jack Hills โบราณเพื่อหาร่องรอยของชีวิต และตรวจสอบการก่อตัวของหินที่เก่าแก่อย่างยิ่งอื่น ๆ เพื่อหาสัญญาณของการเริ่มต้นของการแปรสัณฐานของแผ่นเปลือกโลกบนโลกเมื่อประมาณ 3.6 พันล้านปีก่อน
“เราจะต้องทำการวิจัยเพิ่มเติมอีกมากเพื่อกำหนดความเชื่อมโยงของการเปลี่ยนแปลงทางธรณีวิทยากับต้นกำเนิดของชีวิต” แอคเคอร์สันกล่าว
