För första gången, ETH -forskare har framgångsrikt återskapat bildandet av kontinental skorpa i Archean med hjälp av en datorsimulering. Modellen hjälper forskare att bättre förstå processer som ägde rum för tre till fyra miljarder år sedan.

Dagens bildning av kontinental skorpa kan undersökas inom ramen för platttektonik; dock, det är oklart hur kontinental skorpa kunde ha bildats i Archean, en period för tre till fyra miljarder år sedan, när det inte fanns någon platttektonik.

I journalen Natur , geofysiker under ledning av Antoine Rozel, senior assistent vid Institute of Geophysics vid ETH Zürich, har nu presenterat en datormodell som sannolikt kommer att ge bränsle till den vetenskapliga debatten. Med sin modell, de kunde återskapa ursprunget till tidigare kontinental skorpa för första gången, något som hittills visat sig vara särskilt utmanande.

Venus eller Io?

För deras datormodell, forskarna tog inspiration från två motsatta förklarande tillvägagångssätt. Ett tillvägagångssätt postulerar att det arkeiska skorpsmaterialet byggdes upp genom vulkanisk aktivitet ensam, som det har föreslagits att hända på Jupiters måne Io. Det andra tillvägagångssättet, däremot, antar att ny skorpa bildades genom att ackumulering av magma som förblir varm i skorpan kan vara fallet på Venus.

ETH -forskarnas simuleringar kunde inte bekräfta vare sig extrem position, eftersom ingen av de två metoderna producerar en kontinental skorpa som är sammansatt som den bör baseras på fältobservationer.

Temperatur och tryck är snävt definierade

"Bergarterna i den ursprungliga kontinentalskorpan kunde bara bildas under relativt snävt definierade temperatur- och tryckförhållanden. I båda ytterligheterna, dessa villkor finns inte, "förklarar Rozel." Om en ny skorpa enbart bildas av vulkaner, varigenom magman svalnar omedelbart på jordens yta, skorpen skulle vara för kall. Omvänt, skorpan i det andra tillvägagångssättet skulle vara hetare än den borde vara. "

Däremot, den idealiska situationen är när skorpan skapas genom en blandning av de två mekanismerna, helst när cirka 30 procent av den nya skorpan bildas av vulkanism. Detta resulterar i en bergsammansättning som liknar det som kan hittas på Grönlands västkust, till exempel.

Tvådimensionellt och globalt

För att forskarna ska beräkna sin modell, dock, de var tvungna att göra några kompromisser. Även om deras modell är global, den är bara tvådimensionell. "Om vi ​​hade velat ha en hög regional upplösning och en tredimensionell modell, vi skulle ha behövt köra beräkningarna på en superdator i tio år, säger Rozel.

I deras modell, forskarna övervägde olika mängder, som temperatur, tryck, bergets vatteninnehåll och dess viskositet, och simulerade processerna upp till 100 gånger för att testa parametrarna med olika värden.