Plattektoniken formar jordens dynamiska yta. Men när uppstod denna dynamik först? Och kommer de nuvarande kontinenterna att bestå för evigt?

Forskare från Tyskland och Schweiz har använt datorsimuleringar för att analysera hur plattektoniken har utvecklats på jorden under de senaste 3 miljarderna åren. De visar att tektoniska processer har förändrats över tiden, och visa hur dessa förändringar bidrog till bildandet och förstörelsen av kontinenter. Modellen rekonstruerar hur dagens kontinenter, haven och atmosfären kan ha utvecklats.

Priyadarshi Chowdhury och prof Dr Sumit Chakraborty från Ruhr-Universität Bochum, tillsammans med Prof Dr Taras Gerya från Swiss Federal Institute of Technology i Zürich (ETH) publicerade sitt arbete i tidskriften Naturgeovetenskap .

Hårt omtvistat:när uppstod plattektoniken?

Jorden bildades för cirka 4,5 miljarder år sedan. Under en eller flera faser, planeten bestod huvudsakligen av smält sten. När det svalnade, fast sten och jordskorpan bildades. Generellt, det finns två typer av skorpa på jorden:en lättare kontinental skorpa som är rik på kisel och utgör det torra landet över havet, och en tätare oceanisk skorpa där vatten samlas i form av stora hav. "Dessa egenskaper gör jorden beboelig, " säger Sumit Chakraborty. "Vi har inte hittat något jämförbart någon annanstans i universum."

Även om den unga jorden hade kontinenter och hav, det är möjligt att det inte fanns några tallrikar från början, och följaktligen, ingen plattektonik. Frågan om när de dök upp är mycket omtvistad. Jordskorpan antog långsamt sin nuvarande dynamiska form; på några ställen, plattorna når in i manteln; på andra ställen, nya plattor bildas av det heta materialet som stiger upp från jordens inre.

Också, frågan om när plattektoniken först uppstod är inte den enda som förblir obesvarad – det är också oklart om den processen alltid har varit densamma och om kontinenter varar för evigt eller återvinns. Det är frågorna som den tysk-schweiziska forskargruppen undersökte. Deras nya termomekaniska datormodell stöder den växande föreställningen att plattektoniken kanske redan fungerade för cirka 3 miljarder år sedan. Mer unikt, studien visar hur jordens tidigaste kontinentala skorpa – rikare på järn och magnesium – förstördes för cirka 2-3 miljarder år sedan, och hur den nuvarande kontinentala skorpan – rikare på kisel – bildades av den.

Kontinental återvinning är dagens ordning

På den unga jorden, kontinenter återvinns kontinuerligt. Kontinental återvinning sker fortfarande idag när två kontinenter kolliderar, men det går långsammare och på ett annat sätt än förr. "Över tid, den kontinentala skorpan blev benägen att bevaras under kontinent-kontinentkollision, " säger Priyadarshi Chowdhury. I början, fortfarande varm jord, tunna lager skalade av från jordskorpan, medan på den nuvarande jorden, bitar av den kontinentala skorpan bryter av i kollisionszonerna, dvs på ställen där en platta rör sig under en annan.

Forskarna antar att förstörelsen av den tidiga järn-magnesiumrika kontinentala jordskorpan var avgörande för bildandet av de kiselrika kontinenterna, och det var anledningen till att dessa kontinenter kunde höja sig över havet i större utsträckning. "Dessa förändringar av den kontinentala karaktären kan ha bidragit till den stora syresättningshändelsen på jorden - och följaktligen till livets ursprung som vi känner det, säger Chowdhury.