Tack och lov för jordskorpan:Det är, trots allt, det fasta, yttersta lagret av vår planet som bär upp allt ovanför den.

Men mycket av vad som händer under det lagret förblir ett mysterium, inklusive ödet för delar av skorpan som försvinner tillbaka till jorden. Nu, ett team av geokemister baserade vid Florida State University med huvudkontor National High Magnetic Field Laboratory har avslöjat viktiga ledtrådar om var dessa stenar har gömt sig.

Forskarna gav nya bevis för att, medan större delen av jordskorpan är relativt ny, en liten andel består faktiskt av forntida bitar som för länge sedan hade sjunkit tillbaka i manteln och sedan återuppstått. De fann också, baserat på mängden "återvunnen" skorpa, att planeten har slagit ut skorpan konsekvent sedan den bildades för 4,5 miljarder år sedan – en bild som motsäger rådande teorier.

Deras forskning publiceras i tidskriften Vetenskapens framsteg .

"Som lax som återvänder till sina lekplatser, någon oceanisk skorpa återvänder till sin grogrund, de vulkaniska åsarna där färsk skorpa föds, " sa medförfattaren Munir Humayun, en MagLab geokemist och professor vid Florida State Department of Earth, Ocean and Atmospheric Science (EOAS). "Vi använde en ny teknik för att visa att denna process i huvudsak är en sluten slinga, och den återvunna skorpan är ojämnt fördelad längs åsar."

Förutom Humayun, forskargruppen inkluderade MagLab postdoktor Shuying Yang, huvudförfattare på tidningen, och MagLab Geochemistry Group Director och EOAS ordförande Vincent Salters.

Jordens oceaniska skorpa bildas när mantelberget smälter nära sprickor mellan tektoniska plattor längs undervattens vulkaniska åsar, ger basalt. När ny skorpa skapas, den trycker bort den äldre skorpan från åsen mot kontinenter, som ett superlångt transportband. Så småningom, den når områden som kallas subduktionszoner, där den tvingas under en annan platta och sväljs tillbaka till jorden.

Forskare har länge teoretiserat om vad som händer med subducerad skorpa efter att ha återupptagits i det heta, högtrycksmiljö av planetens mantel. Det kan sjunka djupare in i manteln och bosätta sig där, eller stiga tillbaka till ytan i plymer, eller virvla genom manteln, som chokladsträngar genom en gul marmorkaka. En del av den "chokladen" kan så småningom stiga, återsmälta vid åsar i mitten av havet, och bilda ny klippa för ännu en miljon år lång pliktturné på havsbotten.

Dessa nya bevis stöder teorin om "marmorkaka".

Forskare hade redan sett ledtrådar som stöder teorin. Några basalter samlade från mid-ocean åsar, kallas berikade basalter, har en högre andel av vissa grundämnen som tenderar att sippra från manteln in i smältan från vilken basalt bildas; andra, kallas utarmade basalter, hade mycket lägre nivåer.

För att kasta mer ljus över mysteriet med den försvinnande skorpan, teamet analyserade kemiskt 500 prover av basalt som samlats in från 30 regioner av havsryggar. Några berikades, vissa var uttömda och några var emellan.

Tidigt på, teamet upptäckte att de relativa proportionerna av germanium och kisel var lägre i smältor av återvunnen skorpa än i den "jungfruliga" basalten som kommer från smält mantelbergart. Så de utvecklade en ny teknik som använde det förhållandet för att identifiera ett distinkt kemiskt fingeravtryck för subducerad skorpa.

De utarbetade en exakt metod för att mäta det förhållandet med en masspektrometer vid MagLab. Sedan slog de ihop siffrorna för att se hur dessa förhållanden skilde sig mellan de 30 regionerna som provades, förväntar sig att se variationer som skulle belysa deras ursprung.

Till en början visade analysen inget anmärkningsvärt. Bekymrad, Yang, en doktorand vid den tidpunkten, rådfrågat sin rådgivare. Humayun föreslog att man skulle titta på problemet från en vidare vinkel:Istället för att jämföra basalter från olika regioner, de kunde jämföra berikade och utarmade basalter.

Efter att snabbt ha krossat data, Yang var glad över att se tydliga skillnader mellan dessa grupper av basalter.

"Jag var mycket nöjd, "minns Yang, huvudförfattare på tidningen. "Jag trodde, 'Jag kommer att kunna ta examen!'"

Teamet hade upptäckt lägre germanium-till-kisel-förhållanden i berikade basalter - det kemiska fingeravtrycket för återvunnen skorpa - i alla regioner de tog prover, pekar på dess marmorkakaliknande spridning genom manteln. Väsentligen, de löste mysteriet med den försvinnande skorpan.

Det var en lektion i att sakna skogen för träden, sa Humayun.

"Ibland tittar du för noga, med näsan i datan, och du kan inte se mönstren, " sa han. "Då går du tillbaka och går, 'Oj!'"

Att gräva djupare i mönstren de hittade, forskarna grävde fram fler hemligheter. Baserat på mängden berikade basalter som upptäcks på globala midhavshamnar, laget kunde beräkna att cirka 5 till 6 procent av jordens mantel är gjord av återvunnen skorpa, en figur som kastar nytt ljus över planetens historia som skorpfabrik. Forskare hade vetat att jorden vevar ut skorpan med en hastighet av några centimeter per år. Men har den gjort det konsekvent genom hela sin historia?

Deras analys, Humayun sa, indikerar att, "Skorpebildningstakten kan inte ha varit radikalt annorlunda än vad de är idag, vilket inte var vad någon förväntade sig."