Cum s-au format continentele? Noi dovezi indică impactul unor asteroizi giganți cu Pământul

Pământul este singura planetă pe care o cunoaștem cu continente, adică cu mase uriaşe de uscat care găzduiesc omenirea și cea mai mare parte a biomasei Pământului.

Cu toate acestea, încă nu avem răspunsuri ferme la câteva întrebări de bază despre continente: cum au apărut și de ce s-au format acolo unde s-au format?

O teorie susţine că continentele au apărut ca urmare a unor asteroizi giganți care s-au prăbușit în scoarța Pământului cu mult timp în urmă. Această idee a fost propusă de mai multe ori, dar până acum au existat puține dovezi care să o susțină.

Într-o nouă cercetare, publicată în Nature, am studiat mineralele antice din Australia de Vest și am găsit indicii care sugerează că ipoteza impactului cu asteroizi giganţi ar putea fi corectă.

Cum se formează continentele?

Continentele fac parte din litosfera, învelișul exterior, stâncos şi rigid, al Pământului. Acesta conţine fundurile oceanelor și continentele, stratul superior fiind scoarța.

Crusta de sub oceane este subțire și este formată din rocă bazaltică întunecată, densă, care conține o cantitate mică de silice. În schimb, crusta continentală este groasă și constă în mare parte din granit, o rocă mai puțin densă, de culoare deschisă, bogată în silice şi care face continentele să „plutească”.

Structura internă a Pământului. Credit: Kelvin Song/Wikimedia, CC BY

Sub litosferă se află o masă groasă de rocă aproape topită care curge încet şi care se află lângă vârful mantalei, stratul Pământului dintre crustă și nucleu.

Dacă o parte din litosferă este îndepărtată, atunci mantaua de sub ea se va topi pe măsură ce presiunea de deasupra ei este eliberată. În consecință, impacturile unor meteoriți giganți, roci din spațiu de zeci sau sute de kilometri diametru, ar putea declanșa acest proces.

Care sunt consecințele unui impact uriaș?

Impacturile uriașe explodează volume uriașe de material aproape instantaneu. Rocile de lângă suprafață se vor topi pe sute de kilometri sau mai mult în jurul locului impactului.

Impactul eliberează, de asemenea, presiunea asupra mantalei de dedesubt, determinând-o să se topească și să producă o masă de crustă bazaltică groasă.

Această masă se numește platou oceanic, similar cu cel de sub Hawaii sau Islanda. Procesul este un pic asemănător cu ceea ce se întâmplă dacă sunteți lovit puternic în cap de o minge de golf sau de o pietricică. Umflătura rezultată este ca platoul oceanic.

Cercetările noastre arată că aceste platouri oceanice ar fi putut evolua pentru a forma continentele printr-un proces cunoscut sub numele de diferențierea crustei. Platoul oceanic gros format în urma impactului poate deveni suficient de fierbinte la baza sa pentru a se topi, producând genul de rocă granitică care formează crusta continentală plutitoare.

Există și alte modalități de formare a platourilor oceanice?

Există și alte moduri prin care se pot forma platourile oceanice. Crustele groase de sub Hawaii și Islanda s-au format nu prin impacturi uriașe, ci prin ”pene” de manta, fluxuri de material fierbinte care se ridică de la marginea nucleului metalic al Pământului. Pe măsură ce acest flux ascendent de materie fierbinte ajunge în litosferă, el declanșează topirea masivă a mantalei formând un platou oceanic.

S-ar putea forma continentele prin acest mecanism? Pe baza studiilor noastre și a echilibrului diferiților izotopi de oxigen din boabele minuscule ale mineralului zircon, care se găsește de obicei în cantități mici în rocile din scoarța continentală, nu credem acest lucru.

Zirconul este cel mai vechi material cunoscut din scoarța continentală și se poate menţine intact miliarde de ani. De asemenea, putem determina destul de precis când s-a format, pe baza dezintegrării uraniului radioactiv pe care îl conține.

Mai mult, putem afla informații despre mediul în care s-a format zirconiul prin măsurarea proporției relative de izotopi de oxigen pe care îi conține.

Am studiat boabele de zircon din una dintre cele mai vechi bucăți de crustă continentală din lume, Pilbara Craton din Australia de Vest, care a început să se formeze în urmă cu mai bine de 3 miliarde de ani.

Multe dintre cele mai vechi boabe de zircon conțin mai mulți izotopi de oxigen ușor, ceea ce indică o topire superficială, dar boabele mai tinere conțin izotopi de echilibru de tip manta, indicând o topire mult mai profundă.

Modelul „de sus în jos” al izotopilor de oxigen este cel așteptat în urma unui impact de meteorit gigant. În schimb, topirea din materia provenită din manta implică un model „de jos în sus”.

Există şi alte dovezi?

Da. Se pare că zirconiul din Pilbara Craton s-a formai în perioade distincte şi nu printr-un proces continuu în timp.

Cu excepția celor mai timpurii boabe, celelalte boabe cu zircon izotopic ușor au aceeași vârstă ca straturile de sferule din Pilbara Craton și din alte părți.

Straturile de sferule sunt depozite de picături de material „stropite” de impactul meteoriților. Faptul că zirconiul are aceeași vârstă sugerează că s-ar fi putut forma în acelaşi mod.

În plus, modelul „de sus în jos” al izotopilor poate fi găsit şi în alte zone ale crustei continentale antice, cum ar fi în Canada și Groenlanda. Cu toate acestea, datele din altă parte nu au fost încă analizate cu atenție precum datele Pilbara, așa că va fi nevoie de mai multă muncă pentru a confirma acest model.

Următorul pas al cercetării noastre este să reanalizăm aceste roci antice din altă parte pentru a confirma ceea ce bănuim şi anume că continentele s-au format pe locurile impacturilor unor meteoriți giganți.

 Traducere după What created the continents? New evidence points to giant asteroids