När - och hur - jordens yta utvecklades från en het, urmussla till en stenig planet som hela tiden återuppstår av platttektonik är fortfarande några av de största obesvarade frågorna inom jordvetenskaplig forskning. Nu en ny studie, publicerad i Geologi , föreslår att denna jordiska övergång faktiskt kan ha utlösts av utomjordiska effekter.

"Vi tenderar att tänka på jorden som ett isolerat system, där endast interna processer spelar roll, "säger Craig O'Neill, chef för Macquarie University's Planetary Research Center. "Alltmer, fastän, vi ser effekten av solsystemets dynamik på hur jorden beter sig. "

Modelsimuleringar och jämförelser med månkonsekvensstudier har avslöjat att efter jordens tillkomst för cirka 4,6 miljarder år sedan, Jordkrossande effekter fortsatte att forma planeten i hundratals miljoner år. Även om dessa händelser tycks ha avtagit med tiden, sfärbäddar-distinkta lager av runda partiklar som kondenseras från berg som förångats under en utomjordisk påverkan-som hittades i Sydafrika och Australien tyder på att jorden upplevde en period av intensiv bombardering för cirka 3,2 miljarder år sedan, ungefär samtidigt som de första indikationerna på platttektonik förekommer i bergskivan.

Denna slump orsakade O'Neill och medförfattare Simone Marchi, William Bottke, och Roger Fu undrar om dessa omständigheter kan ha samband. "Modelleringsstudier av den tidigaste jorden tyder på att mycket stora påverkan - mer än 300 km i diameter - kan generera en betydande termisk anomali i manteln, "säger O'Neill. Detta verkar ha ändrat mantelns flytkraft tillräckligt för att skapa uppgångar som, enligt O'Neill, "kan direkt driva tektonik."

Men de glesa bevis som hittades från Archaean - tidsperioden som sträckte sig för 4,0 till 2,5 miljarder år sedan - tyder på att mestadels mindre påverkan mindre än 100 km i diameter inträffade under detta intervall. För att avgöra om dessa blygsamma kollisioner fortfarande var stora och frekventa nog för att initiera global tektonik, forskarna använde befintliga tekniker för att utöka den mellersta arkaiska påverkan och sedan utvecklade numeriska simuleringar för att modellera de termiska effekterna av dessa effekter på jordens mantel.

Resultaten indikerar att under den mellersta arkaiska, 100 kilometer breda påverkan (cirka 30 km bredare än den mycket yngre Chixculub-kratern) kunde försvaga jordens styva, yttersta lagret. Detta, säger O'Neill, kunde ha fungerat som en utlösare för tektoniska processer, särskilt om jordens yttre redan var "grundat" för subduktion.

"Om litosfären hade samma tjocklek överallt, sådana effekter skulle ha liten effekt, "säger O'Neill. Men under Middle Archean, han säger, planeten hade svalnat tillräckligt för att manteln skulle tjockna på vissa ställen och tunn på andra. Modelleringen visade att om en påverkan skulle hända i ett område där dessa skillnader fanns, det skulle skapa en svaghet i ett system som redan hade en stor kontrast i flytkraft - och i slutändan utlösa moderna tektoniska processer.

"Vårt arbete visar att det finns en fysisk koppling mellan effekthistoria och tektonisk respons vid den tidpunkt då plattontektonik föreslogs ha börjat, "säger O'Neill." Processer som är ganska marginella idag - som att påverka, eller, i mindre utsträckning, vulkanism, aktivt drivit tektoniska system på den tidiga jorden, "säger han." Genom att undersöka konsekvenserna av dessa processer, vi kan börja utforska hur den moderna beboeliga jorden blev till. "