"To see a world in a grain of sand", den inledande meningen i dikten av William Blake, är en ofta använd fras som också fångar en del av vad geologer gör.

Vi observerar sammansättningen av mineralkorn, mindre än bredden på ett människohår. Sedan extrapolerar vi de kemiska processer de föreslår för att fundera över själva konstruktionen av vår planet.

Nu har vi tagit den lilla uppmärksamheten till nya höjder och kopplat samman små korn till jordens plats i den galaktiska miljön.

Ser ut mot universum

I en ännu större skala försöker astrofysiker förstå universum och vår plats i det. De använder fysikens lagar för att utveckla modeller som beskriver astronomiska objekts banor.

Även om vi kan tänka på planetens yta som något format av processer helt inom jorden, har vår planet utan tvekan känt effekterna av sin kosmiska miljö. Detta inkluderar periodiska förändringar i jordens omloppsbana, variationer i solens produktion, gammastrålning och naturligtvis meteoritnedslag.

Bara att titta på månen och dess pockade yta borde påminna oss om det, givet jorden är mer än 80 gånger mer massiv än dess grå satellit. Faktum är att nyare arbeten har pekat på vikten av meteoritnedslag i produktionen av kontinental skorpa på jorden, vilket hjälper till att bilda flytande "frön" som flöt på det yttersta lagret av vår planet i sin ungdom.

Vi och vårt internationella team av kollegor har nu identifierat en rytm i produktionen av denna tidiga kontinentala skorpa, och tempot pekar på en verkligt storslagen drivmekanism. Detta arbete har precis publicerats i tidskriften Geology .

Rytmen för skorpproduktion på jorden

Många stenar på jorden bildas från smält eller halvsmält magma. Denna magma härrör antingen direkt från manteln – det övervägande solida men långsamt strömmande lagret under planetens skorpa – eller från att återvinna ännu äldre bitar av redan existerande skorpa. När flytande magma svalnar fryser den så småningom till fast berg.

Genom denna avkylningsprocess av magmakristallisering växer mineralkorn och kan fånga element som uran som sönderfaller över tiden och producerar ett slags stoppur som registrerar deras ålder. Inte bara det, utan kristaller kan också fånga andra element som spårar sammansättningen av deras föräldramagma, som hur ett efternamn kan spåra en persons familj.

Med dessa två delar av information – ålder och sammansättning – kan vi sedan rekonstruera en tidslinje för skorpproduktion. Sedan kan vi avkoda dess huvudfrekvenser med hjälp av Fouriertransformens matematiska trolldom. Det här verktyget avkodar i princip frekvensen av händelser, ungefär som att avkoda ingredienser som har gått in i mixern för en tårta.

Våra resultat från detta tillvägagångssätt tyder på en ungefärlig 200 miljoner års rytm till skorpproduktion på den tidiga jorden.

Vår plats i kosmos

Men det finns en annan process med en liknande rytm. Vårt solsystem och Vintergatans fyra spiralarmar snurrar båda runt det supermassiva svarta hålet i galaxens centrum, men de rör sig i olika hastigheter.

Spiralarmarna kretsar i 210 kilometer per sekund, medan solen rusar fram i 240 km per sekund, vilket betyder att vårt solsystem surfar in i och ut ur galaxens armar. Du kan tänka på spiralarmarna som täta områden som bromsar stjärnornas passage ungefär som en trafikstockning, som bara rensar längre ner på vägen (eller genom armen).

Denna modell resulterar i ungefär 200 miljoner år mellan varje inträde som vårt solsystem gör till en spiralarm av galaxen.

Så det verkar finnas ett möjligt samband mellan tidpunkten för skorpproduktionen på jorden och hur lång tid det tar att kretsa runt de galaktiska spiralarmarna – men varför?

Slag från molnet

I de avlägsna delarna av vårt solsystem tros ett moln av isiga steniga skräp vid namn Oortmolnet kretsa runt vår sol.

När solsystemet med jämna mellanrum rör sig in i en spiralarm, föreslås interaktion mellan det och Oorts moln för att avlägsna material från molnet och skicka det närmare det inre solsystemet. En del av detta material kan till och med träffa jorden.

Jorden upplever relativt frekventa nedslag från asteroidbältets steniga kroppar, som i genomsnitt anländer med hastigheter på 15 km per sekund. Men kometer som kastas ut från Oorts moln anländer mycket snabbare, i genomsnitt 52 km per sekund.

Vi hävdar att det är dessa periodiska högenergieffekter som spåras av rekordet av skorpproduktion bevarad i små mineralkorn. Kometnedslag gräver ut enorma volymer av jordens yta, vilket leder till dekompressionssmältning av manteln, inte alltför olikt från att slå en kork på en flaska brus.

Denna smälta sten, berikad med lätta element som kisel, aluminium, natrium och kalium, flyter effektivt på den tätare manteln. Även om det finns många andra sätt att generera kontinental skorpa, är det troligt att en inverkan på vår tidiga planet bildade flytande frön av skorpa. Magma producerad från senare geologiska processer skulle fästa vid dessa tidiga frön.

Undergångsförebud eller trädgårdsmästare för jordelivet?

Kontinentalskorpan är viktig i de flesta av jordens naturliga kretslopp – den interagerar med vatten och syre, bildar nya väderbitna produkter som tar emot de flesta metaller och biologiskt kol.

Stora meteoritnedslag är katastrofala händelser som kan utplåna liv. Ändå kan effekter mycket väl ha varit nyckeln till utvecklingen av den kontinentala jordskorpan vi lever på.

Med den senaste tidens passage av interstellära asteroider genom solsystemet, har vissa till och med gått så långt som att antyda att de förde liv över kosmos.

Hur vi än kom för att vara här är det imponerande att en klar natt titta upp mot himlen och se stjärnorna och strukturen de spårar, och sedan titta ner på dina fötter och känna mineralkornen, stenen och kontinentalskorpan nedanför — Allt sammanlänkade genom en mycket storslagen rytm. + Utforska vidare

Vad skapade kontinenterna? Nya bevis pekar på gigantiska asteroider

Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln.