Isotoper i eldgamle bergarter på Grønland forteller om en gloheit klode.
Isotoper i eldgamle bergarter på Grønland forteller om en gloheit klode.

Stein på Grønland inneholder spor av et magmahav fra begynnelsen av jordens historie

- Alt var lava, forteller Trond Slagstad ved NGU.

Forskere i Storbritannia og Canada har lett på Grønland etter hint fra den tidligste perioden på jorden.

For rundt 4,5 milliarder år siden var jorden en magma-klode. Overflaten bestod av rødglødene, flytende masse. Omsider størknet overflaten og ble fast.

Det finnes ikke bergarter etter denne første delen av jordens historie. Platetektonikken har sørget for at alt er blitt resirkulert.

Nå mener forskerne likevel å ha funnet kjemiske spor fra den gangen jorden var flytende.

Forskerne undersøkte bergarter på plassen som kalles Isua på Grønland.
Forskerne undersøkte bergarter på plassen som kalles Isua på Grønland.

De undersøkte noen av de eldste bergartene som er oppdaget. På en plass kalt Isua på Grønland finnes det stein som er mellom 3,7 og 3,8 milliarder år gammel.

Her fant forskerne spesielle isotoper som har vært på reise inn til jordens kjerne og opp igjen. Studien er publisert i tidsskriftet Science Advances.

Magmahavet

- Forskerne har på sett og vis bekreftet en del av de sterkt underbygde hypotesene om magmahavet, sier Trond Slagstad.

Han er forsker ved Norges geologiske undersøkelse (NGU) og jobber blant annet med de tidlige geologiske periodene. Han har ikke deltatt i den nye studien.

Forskere regner med at magmahav er et tidlig steg i mange planeters utvikling, da planeten helt eller delvis er smeltet.

Jorden ble dannet ved at mange mindre biter kalt planetesimaler kolliderte og slo seg sammen ved hjelp av tyngdekraften.

- Den største kollisjonen er den man antar har skapt månen, sier Slagstad.

- Jorden var egentlig mer eller mindre ferdig, så ser man for seg at det kom en planet på størrelse med Mars som kolliderte med jorden.

Det voldsomme krasjet førte til at hele jorden faktisk smeltet, forteller Slagstad.

- Overflaten var som lava?

- Alt var lava. Helt inn til jordens kjerne mer eller mindre, svarer Slagstad.

- Det var ganske heftig. Det er det som kalles magmahavet.

Sank til bunns

Ettersom kaoset roet seg og jordens bunnløse magmahav kjølte seg ned, ble noe av magmaen krystallisert under høyt trykk.

- Det var et tykt lag som ble krystallisert. De tyngste delene sank ned.

Det er kjemiske signaturer på denne nedkjølingsprosessen som forskerne bak den nye studien har funnet.

- Når magma begynner og krystalliseres eller stivne, så dannes det mineraler. Og mineralene er typisk jern- og magnesiumholdige, så det gjør at de er ganske tunge, sier Trond Slagstad.

- Da synker de ned typisk til de treffer kjernen. Kjernen har veldig høy tetthet, så da kan ikke disse mineralene synke lenger. De blir liggende der.

Dette er ikke noe nytt, sier Slagstad. Det er generelt akseptert at det finnes slike lommer nede ved jordens kjerne som stammer fra denne tiden.

Kom fra dypet

I den eldgamle steinen på Grønland fant forskerne jernisotoper og andre isotoper som de mener kommer fra lommene i dypet av jorden. Isotoper er varianter av grunnstoffer med ulikt antall nøytroner i kjernen.

- Jernisotopene er forskjellig veldig langt nede i jorden og høyere opp. Det skyldes at ulike mineraler er stabile på ulike dyp, altså trykk, sier Slagstad.

Signaturene viser at mineralene hadde blitt dannet under høyt trykk, 700 kilometer under jordens overflate.

- Det er akkurat der hvor mineraler dannet under magmahav-krystalliseringen ville ha vært plassert, skriver en av forskerne bak studien, Helen M. Williams i en artikkel i The Conversation.

Forskerne fant også en sjelden variant av grunnstoffet wolfram. Disse stammer igjen fra en eldgammel isotop som bare eksisterte i de første 45 millioner årene av jordens historie, sier Williams til LiveScience.

Steg til overflaten

Men hvordan kom disse stoffene seg fra lommer ved jordens kjerne og opp på overflaten?

- Det var antagelig en eller annen form for varmepuls fra kjernen, som smeltet de krystalliserte mineralene som lå nede ved kjernen, sier Slagstad.

- Så steg de oppover til det vi kaller den øvre mantelen, noen hundre kilometer under overflata. Der blandet de seg med den øvre mantelen.

Bergartene som forskerne har studert er en miks mellom veldig dype mineraler og bergarter fra den øvre mantelen.

Resultatene gir altså mer tyngde til hypotesen om magmahavet, som forskere allerede kjenner seg temmelig sikre på.

- Det er litt sånn i naturvitenskap generelt, du kan ha en veldig god idé som du føler må være riktig, men det hjelper deg egentlig ikke før du har håndfaste bevis på det og data som faktisk underbygger det, sier Slagstad.

Williams og kolleger planlegger å fortsette jakten på spor fra jordens begynnelse, ifølge en pressemelding om studien.

- Bevisene blir ofte endret gjennom tidene. Men det at vi fant det vi gjorde, antyder at kjemien i andre eldgamle bergarter kan gi ytterligere innsikt i jordens dannelse og utvikling - og det er utrolig spennende, sier Williams i pressemeldingen.

Referanse:

Helen M. Williams, Simon Matthews, Hanika Rizo & Oliver Shorttle: «Iron isotopes trace primordial magma ocean cumulates melting in Earth’s upper mantle», Science Advances, 12. mars 2021.

Powered by Labrador CMS