科学者たちは大陸形成に関する新しい理論を提案する

ペンシルベニア州立大学の研究者らによる新しい研究は、地球の大陸を安定させる古代の構造であるクラトンが、安定した陸塊の出現だけでなく、大気による岩石の風化によって始まるプ​​ロセスを通じて約30億年前に形成されたことを示唆している。 これは従来の見解に疑問を投げかけ、惑星の進化と生命が誕生しやすい条件を理解することに影響を与えます。

クラトンとして知られる古代の広大な大陸地殻は、陸塊の変化、造山、海洋開発を通じて、数十億年にわたって地球の大陸を安定させてきました。 ペンシルベニア州立大学の科学者らは、約30億年前のクラトンの形成を説明できる新たなメカニズムを提案し、地球の地質史における長年の疑問に光を当てた。

雑誌で言及された科学者 自然 大陸は安定した陸地として地球の海洋から現れたものではなく、その際立った特徴は花崗岩が豊富な上部地殻である可能性があります。 その代わりに、約 30 億年前に新しい岩石が風や雨にさらされたことで一連の地質学的プロセスが引き起こされ、最終的に地殻が安定化し、地殻は破壊されたりリセットされたりすることなく数十億年間存続できるようになりました。

科学者らは、今回の発見は、潜在的に居住可能な地球に似た惑星がどのように進化するのかについて新たな理解を示す可能性があると述べた。

惑星の進化への影響

「地球のような惑星を作るには、大陸の地殻を作り、その地殻を安定させる必要がある」とペンシルバニア州立大学地球科学助教授で研究論文の著者であるジェシー・レミンク氏は言う。 「科学者たちは、大陸が安定して海面上に出現したことは同じことだと考えてきました。しかし、私たちが言いたいのは、それらのプロセスは別個であるということです。

科学者らによると、クラトンは地球の表面から上部マントルまで150キロメートル（93マイル）以上伸びており、そこで船の竜骨のような役割を果たし、地質時代を通して大陸を海面か海面近くに浮かせ続けているという。

風化により、最終的にはウラン、トリウム、カリウムなどの熱を発生する元素が浅い地殻に集中し、より深い地殻が冷却して固化する可能性があります。 このメカニズムにより、厚くて硬い岩石の層が形成され、クラトンの特徴であるその後の変形から大陸の底を守った可能性があると科学者らは述べた。

地質学的プロセスと熱生成

「大陸地殻を形成し安定させるためのレシピには、ミニ熱機関と考えることができるこれらの熱発生要素を地表近くに集中させることが含まれます」とペンシルバニア州立大学の地球科学助教授であり、この論文の著者であるアンドリュー・スミー氏は述べた。勉強。 待ってください。 「毎回やらなきゃいけないんだよ トウモロコシ ウラン、トリウム、またはカリウムは崩壊して熱を放出し、地殻の温度を上昇させる可能性があります。 熱いベニアは不安定で変形しやすく、所定の位置に留まりません。

初期の大陸では、風、雨、化学反応によって岩石が破壊され、堆積物や粘土鉱物が川や川に流れ込み、海まで運ばれ、高濃度のウラン、トリウム、カリウムを含む頁岩のような堆積物が形成されました。 。 科学者たちは言いました。

北極の海岸で見つかった片麻岩と呼ばれるこれらの古代の変成岩は、現在地表に露出している大陸のルーツを表しています。 科学者らは、こうした種類の岩石の間に挟まれた堆積岩が熱機関となって大陸を安定化させるだろうと述べた。 クレジット: ジェシー・リミンク

構造プレート間の衝突により、これらの堆積岩は地殻の奥深くに埋められ、そこで頁岩からの放射熱が地殻下部を溶かしました。 溶けた物質は浮遊して地殻上部に戻り、そこにある熱生成元素を花崗岩のような岩石に閉じ込め、地殻の下部が冷えて固まることになる。

クラトンは30億年から25億年前に形成されたと考えられており、当時はウランなどの放射性元素が約2倍の速さで崩壊し、現在の2倍の熱を放出していた。

レミンク氏は、この研究は、中つ国初期でクラトンが形成された時期が、クラトンの安定性をもたらした可能性のあるプロセスに独特に適していたことを浮き彫りにしていると述べた。

「これを惑星の進化の問題として考えることができます」とレミンク氏は言う。 「大陸の寿命の比較的早い段階での大陸の出現は、地球のような惑星を形成するために必要な重要な要素の 1 つである可能性があります。なぜなら、非常に高温の放射性堆積物が形成され、海面近くに存在する非常に安定した大陸地殻の領域が生成されるからです。生命が広がるには素晴らしい環境です。」

研究者らは、実際の岩石の組成に基づいて放射熱生産性を評価するために、クラトンが形成された始生代の何百もの岩石サンプルからウラン、トリウム、カリウムの濃度を分析した。 彼らはこれらの値を使用して、クラトン形成の熱モデルを作成しました。

「以前は、時間の経過とともに変化する輻射熱生成の影響を人々は観察し続けていました」とスメイ氏は言う。 「しかし、私たちの研究は、岩石による熱生成と大陸の出現、堆積物の生成、大陸地殻の分化とを結び付けています。」

クラトンは通常、大陸の内部で見られ、地球上で最も古い岩石の一部を含んでいますが、研究は依然として困難です。 地殻活動が活発な地域では、山帯の形成により、地中深くに埋もれていた岩石が地表に浮上することがあります。

しかし、クラトンの起源は依然として地下深くにあり、アクセスすることはできません。 科学者らは、将来の研究には、クラトンの古代の内部をサンプリングし、おそらくモデルをテストするためにコアサンプルを掘削することが含まれるだろうと述べた。

「溶けてウランとトリウムを濃縮した花崗岩を生成したこれらの変成堆積岩は、圧力と温度を記録するブラックボックスのフライトレコーダーのようなものです」とスメイ氏は言う。 「このアーカイブを開くことができれば、大陸地殻の移動経路に関するモデルの予測をテストすることができます。」

参考文献：「Subaerial Weathering Stabilized Continents」Jesse R. リミンクとアンドリュー J. サミ、2024 年 5 月 8 日、 自然。
土井: 10.1038/s41586-024-07307-1

ペンシルバニア州立大学と米国国立科学財団がこの研究に資金を提供しました。