Det gamla magmahavet uppstod för cirka 4,5 miljarder år sedan under planetens ackretionära fas. När jorden växte i storlek genom kollisioner med andra himlakroppar, fick den enorma värmen som genererades hela manteln och möjligen till och med en del av kärnan att smälta, vilket bildade ett klotövergripande hav av smält sten.
Att förstå kylningshastigheten för detta magmahav är avgörande för att dechiffrera de efterföljande processerna som ledde till bildandet av den nuvarande jorden. Om magmahavet svalnade snabbt skulle det ha begränsat den tid som finns tillgänglig för olika grundämnen och mineraler att segregera och koncentrera sig. Detta skulle avsevärt ha påverkat sammansättningen av jordskorpan och manteln.
Omvänt, om magmahavet stelnat långsamt, skulle det ha möjliggjort mer omfattande kemisk differentiering, vilket resulterat i distinkta lager av skorpan och manteln. Detta scenario skulle ha spelat en avgörande roll i framväxten av de olika geologiska särdrag som vi observerar på jorden idag.
Dr Sean Dhuime, en postdoktor vid University of Liverpool och huvudförfattare till studien, förklarade att tidigare uppskattningar av magmahavets stelningstid varierade avsevärt, allt från några tusen till flera hundra miljoner år. Detta breda utbud gjorde det utmanande att dra konkreta slutsatser om de geologiska processer som inträffade under denna fas av jordens historia.
Med hjälp av avancerad termodynamisk modellering och datorsimuleringar syftade Dr. Dhuime och hans kollegor på att begränsa detta område och ge en mer exakt uppskattning av magmahavets stelningstidslinje. De simulerade olika scenarier, med hänsyn till olika värmeöverföringsmekanismer och magmahavets kemiska sammansättning.
Deras fynd tyder på att det forntida magmahavet troligen stelnat inom en period av cirka 20 miljoner år. Denna tidsskala, som är relativt snabb jämfört med tidigare uppskattningar, antyder att magmahavet inte kunde ha genomgått omfattande kemisk differentiering.
Dr. Dhuime tror att detta resultat kan ha betydande implikationer för vår förståelse av utvecklingen av den tidiga jorden. Den snabba stelningen skulle ha resulterat i en relativt homogen sammansättning i hela manteln, vilket skulle påverka bildandet av jordens tektoniska plattor.
Forskarna erkänner att ytterligare studier är nödvändiga för att förfina sin modell och undersöka andra faktorer som kan påverka stelningstiden, såsom närvaron av vatten i magmahavet och konvektionsströmmar i manteln. Icke desto mindre främjar deras arbete avsevärt vår förståelse av det gamla magmahavet och dess roll i att forma jorden vi känner idag.
Resultaten av studien har publicerats i den berömda vetenskapliga tidskriften "Nature Geoscience".
