Forskarna analyserade zirkoner från Barberton Greenstone-bältet i Sydafrika, som är en av de äldsta geologiska regionerna på jorden. De fann att zirkonerna innehöll höga halter av uran och torium, som är radioaktiva grundämnen som producerar värme när de sönderfaller. Denna värme skulle ha räckt för att höja jordens yttemperatur avsevärt.
Forskarna tror att de höga temperaturerna orsakades av en kombination av faktorer, inklusive att solen var varmare tidigare, att jordens atmosfär var tunnare och att jordskorpan var mer radioaktiv. De antyder också att de höga temperaturerna kan ha varit ansvariga för bildandet av jordens första kontinenter.
Resultaten av denna studie har viktiga implikationer för vår förståelse av den tidiga jorden. De antyder att jordens klimat var mycket mer dynamiskt och varierande än man tidigare trott, och att de höga temperaturerna kan ha spelat en nyckelroll i utvecklingen av liv på jorden.
Studieabstrakt:
Zirkon är det vanligaste U-Th-Pb-bärande mineralet i den kontinentala skorpan och har därför stor potential att fungera som ett arkiv över tidigare skorptemperaturer. De flesta skorptemperaturuppskattningar baserade på zirkonspårelementdata antar att spårelementen kom in i zirkonkristallgittret under mineraltillväxt. Nya experimentella studier har dock visat att strålningsskador också kan öka spårelementdiffusionen i zirkon, vilket potentiellt kan leda till överskattade skorptemperaturer för gammal zirkon.
Här använder vi en diffusions-advektion-reaktionsmodell för att beräkna effekten av strålningsskador på spårelementprofilerna av zirkon. Våra modellresultat visar att strålningsskador avsevärt kan påverka spårelementprofilerna av zirkon som är äldre än ~2 Ga. Vi jämför våra modellhärledda spårelementprofiler med uppmätta profiler från Paleoproterozoic till Neoarchean zirkoner från Barberton Greenstone Belt (BGB), Sydafrika.
Våra framåtmodelleringsresultat tyder på att metamorfa temperaturer för de flesta av de studerade zirkonkornen ligger inom 50°C från temperaturer uppskattade från konventionella metoder som antog att spårämnen kom in i zirkonerna under mineraltillväxt. Men för vissa gamla (>3,2 Ga) zirkoner tyder våra resultat på metamorfa temperaturer som är upp till 150°C lägre.
Zirkonålder tyder på att BGB omvandlades vid cirka 3,2–3,5 Ga. Våra resultat tyder på att BGB upplevde en snabb temperaturökning från ~500 till ~850°C vid ~3,5 Ga, följt av en långsam nedkylning till ~750°C av 3,2 Ga. Dessa resultat ger värdefull information om den termiska utvecklingen av BGB och ger nya insikter om jordens tidiga utveckling.
