Dunyanin Mantosu Derinlerinde Yasam İzleri

Dünyanın Mantosunun Derinlerinde Keşfedilen Yaşam İzleri

540 milyon yıl önce faunanın hızlı gelişimi, Dünya'yı kalıcı olarak değiştirdi - alt mantosunun derinliklerine. ETH araştırmacısı Andrea Giuliani liderliğindeki bir ekip, bu bölgedeki kayalarda bu gelişmenin izlerini buldu.

Dünyanın iç kısmındaki süreçlerin yüzeyde olanları etkilediğini görmek kolaydır. Örneğin, volkanlar magmatik kayaları ortaya çıkarır ve atmosfere gazlar yayar ve böylece gezegenimizdeki biyojeokimyasal döngüleri etkiler.

Bununla birlikte, daha az belirgin olan, bunun tersinin de doğru olmasıdır: Dünya'nın yüzeyinde olanlar, Dünya'nın içini etkiler - hatta büyük derinliklere kadar. Bu, Science Advances dergisinde yayınlanan yeni bir çalışmada, ETH Zürih'teki Yer Bilimleri Bölümü'nde SNSF Ambizione Üyesi olan Andrea Giuliani liderliğindeki uluslararası bir araştırmacı grubunun ulaştığı sonuçtur . Bu araştırmaya göre, gezegenimizdeki yaşamın gelişimi, Dünya'nın alt mantosunun bölümlerini etkiliyor.

Bir haberci olarak karbon

Araştırmacılar, yaptıkları çalışmada, Dünya tarihinin farklı dönemlerinden kimberlit adı verilen, elmas içeren, nadir bulunan volkanik kayaları incelediler. Bu özel kayalar, Dünya'nın mantosunun en alt bölgelerinden gelen habercilerdir. Bilim adamları, bu özel kayaların yaklaşık 150 örneğinde karbonun izotopik bileşimini ölçtüler. 250 milyon yıldan daha eski olan daha genç kimberlitlerin bileşiminin, eski kayalardan önemli ölçüde farklı olduğunu buldular. Daha genç örneklerin çoğunda, karbon izotoplarının bileşimi, mantodan kayalar için beklenen aralığın dışındadır.

Araştırmacılar, Kambriyen Patlaması'ndaki daha genç kimberlitlerin bileşimindeki bu değişiklik için belirleyici bir tetikleyici görüyorlar. Bu nispeten kısa aşama - jeolojik olarak konuşursak - yaklaşık 540 milyon yıl önce Kambriyen Dönemi'nin başlangıcında, birkaç on milyon yıllık bir süre içinde gerçekleşti. Bu şiddetli geçiş sırasında, günümüzün var olan hayvan kabilelerinin neredeyse tamamı ilk kez Dünya'da ortaya çıktı. Giuliani, “Okyanuslardaki yaşam formlarındaki muazzam artış, Dünya yüzeyinde olanları kesin olarak değiştirdi” diye açıklıyor. "Ve bu da okyanusun dibindeki tortuların bileşimini etkiledi."

Okyanuslardan mantoya ve geriye

Dünyanın alt mantosu için bu değişim önemlidir, çünkü deniz tabanındaki ölü canlılardan gelen materyallerin biriktiği tortuların bir kısmı, levha tektoniği yoluyla mantoya girer. Yitim zonları boyunca, bu tortular - alttaki okyanus kabuğu ile birlikte - büyük derinliklere taşınır. Bu şekilde tortullarda organik madde olarak depolanan karbon da Dünya'nın mantosuna ulaşır. Orada tortular, Dünya'nın mantosundan gelen diğer kaya malzemeleriyle karışır ve belirli bir süre sonra, en az 200-300 milyon yıl olduğu tahmin edilir, başka yerlerde tekrar Dünya yüzeyine yükselir - örneğin kimberlit magmaları şeklinde.

Deniz tortullarındaki değişikliklerin bu kadar derin izler bırakması dikkat çekicidir, çünkü genel olarak, bir yitim zonu boyunca mantonun derinliklerine yalnızca küçük miktarlarda tortu taşınır. Giuliani, "Bu, Dünya'nın mantosundaki yitilen kaya malzemesinin homojen bir şekilde dağılmadığını, ancak belirli yörüngeler boyunca hareket ettiğini doğruluyor" diye açıklıyor.

Toplam bir sistem olarak Dünya

Araştırmacılar karbona ek olarak diğer kimyasal elementlerin izotopik bileşimini de incelediler. Örneğin, iki element stronsiyum ve hafniyum, karbona benzer bir model gösterdi. Giuliani, "Bu, karbon imzasının gazdan arındırma gibi diğer işlemlerle açıklanamayacağı anlamına geliyor, çünkü aksi takdirde stronsiyum ve hafniyum izotopları karbonunkilerle ilişkilendirilemezdi" diyor.

Yeni bulgular daha ileri çalışmalar için kapıyı açıyor. Örneğin, yaşamın ortaya çıkmasından önemli ölçüde etkilenen fosfor veya çinko gibi elementler de Dünya yüzeyindeki süreçlerin Dünya'nın içini nasıl etkilediğine dair ipuçları sağlayabilir. Giuliani, "Dünya gerçekten karmaşık bir genel sistemdir" diyor. "Ve şimdi bu sistemi daha ayrıntılı olarak anlamak istiyoruz."

Referans: Andrea Giuliani, Russell N. Drysdale, Jon D. Woodhead, Noah J. Planavsky, David Phillips, Janet Hergt, William L. Griffin, Senan Oesch tarafından “Kambriyen Patlamasına tepki olarak derin Dünya karbon döngüsünün bozulması” , Hayden Dalton ve Gareth R. Davies, 4 Mart 2022, Bilimsel Gelişmeler .

DOI: 10.1126/sciadv.abj1325