Erken Dünya’nın sıcak mantosu, Archean ‘su dünyasına’ yol açmış olabilir

Yeni araştırmaya göre, 4 ila 3,2 milyar yıl önce erken Arkeolojik dönemde Dünya’nın erken dönemlerini geniş bir küresel okyanus kaplamış olabilir; bu, günümüzden daha sıcak bir mantoya sahip olmanın bir yan etkisidir.

Çalışmanın yazarlarına göre, yeni bulgular, Dünya’nın küresel okyanusunun büyüklüğünün zaman içinde sabit kaldığı ve boyutunun jeolojik zaman boyunca nasıl değişmiş olabileceğine dair daha önceki varsayımlara meydan okuyor.

Dünya yüzey suyunun çoğu okyanuslarda bulunur. Ancak Dünya’nın derinliklerinde, mantodaki minerallere bağlı hidrojen ve oksijen şeklinde ikinci bir su rezervuarı var.

Dünya ve uzay bilimlerinde yüksek etkili, açık erişimli araştırmalar ve yorumlar yayınlayan AGU Advances’te yeni bir çalışma , mantonun bugün potansiyel olarak ne kadar su tutabileceğini ve geçmişte ne kadar su depolayabileceğini tahmin ediyor.

Bulgular, erken Dünya bugün olduğundan daha sıcak olduğu için, manto minerallerinin daha yüksek sıcaklıklarda daha az su tutması nedeniyle mantosunun daha az su içermiş olabileceğini öne sürüyor. Mantonun şu anda okyanus kütlesinin 0,3-0,8 katından daha fazla kütleye sahip olduğunu varsayarsak, erken Archean sırasında daha büyük bir yüzey okyanusu var olmuş olabilir. O zamanlar manto, bugünkü 1.600-2.600 derece Kelvin (2.420-4.220 derece Fahrenheit) ile karşılaştırıldığında yaklaşık 1.900-3.000 derece Kelvin (2.960-4.940 derece Fahrenheit) idi.

Yazarlara göre, Dünya’nın erken dönemlerinde bugün olduğundan daha büyük bir okyanus olsaydı, bu, erken atmosferin bileşimini değiştirebilir ve güneş ışığının ne kadarının uzaya geri yansıtıldığını azaltabilirdi. Bu faktörler, dünyadaki ilk yaşamı destekleyen iklimi ve habitatı etkilerdi.

Harvard Üniversitesi’nden mineral fizikçisi ve yeni çalışmanın ortak yazarı Rebecca Fischer, “Bazen bir gezegenin derin iç kısmının, yüzeyde olup bitenler için gerçekten önemli olduğunu unutmak kolaydır,” dedi. “Eğer manto sadece bu kadar su tutabiliyorsa, başka bir yere gitmesi gerekiyor, bu yüzden yüzeyin binlerce kilometre altında olanların oldukça büyük sonuçları olabilir.”

Dünyanın deniz seviyesi, son 541 milyon yıl boyunca oldukça sabit kalmıştır. Bununla birlikte, Dünya tarihinin erken dönemlerinden deniz seviyelerini tahmin etmek daha zordur, çünkü Archean eonundan çok az kanıt kalmıştır. Jeolojik zaman içinde su, yüzey okyanustan içeriye levha tektoniği yoluyla hareket edebilir, ancak bu su akışının boyutu tam olarak anlaşılamamıştır. Bu bilgi eksikliği nedeniyle, bilim adamları küresel okyanus büyüklüğünün jeolojik zaman boyunca sabit kaldığını varsaydılar.

Yeni çalışmada, Harvard Üniversitesi’nde bir mineral fizikçisi olan ortak yazar Junjie Dong, Dünya’nın mantosunun potansiyel olarak sıcaklığına bağlı olarak depolayabileceği toplam su miktarını tahmin etmek için bir model geliştirdi. Farklı manto minerallerinin ne kadar su depolayabileceğine dair mevcut verileri birleştirdi ve bu 23 mineralden hangisinin Dünya’nın geçmişinde farklı derinliklerde ve zamanlarda oluşmuş olabileceğini düşündü. O ve ortak yazarları daha sonra bu depolama tahminlerini Dünya’nın soğuması sırasında yüzey okyanusunun hacmiyle ilişkilendirdi.

Araştırmaya dahil olmayan Yale Üniversitesi’nde jeofizikçi olan Jun Korenaga, bilim adamlarının ilk kez mantodaki su depolamasına ilişkin mineral fiziği verilerini okyanus boyutuna bağladığını söyledi. “Bu bağlantı geçmişte hiç kurulmadı” dedi.

Dong ve Fischer, mantonun su depolama kapasitesi tahminlerinin çok fazla belirsizlik taşıdığına dikkat çekiyor. Örneğin, bilim adamları mantodaki ana mineral olan bridgmanitte ne kadar su depolanabileceğini tam olarak anlamıyorlar.

Yeni bulgular, küresel okyanusun zaman içinde nasıl değişmiş olabileceğine ışık tutuyor ve bilim insanlarının Dünya ve diğer gezegenlerdeki su döngülerini daha iyi anlamalarına yardımcı olabilir, bu da yaşamın nerede gelişebileceğini anlamak için değerli olabilir.

Northwestern Üniversitesi’nde çalışmaya katılmayan sismolog Suzan van der Lee, “Küresel su bütçesinin evrimi hakkında niceliksel bir şeyler bilmek kesinlikle yararlıdır” dedi. “Bence bu, mevcut manto yapısını görüntüleyen ve su içeriğini tahmin eden benim gibi nitty-cesur sismologlar için önemli, ancak su taşıyan dış gezegenleri arayan ve suyumuzun nereden geldiğinin kökenini soran insanlar için de önemli . “

Dong ve Fischer artık Mars’ta ne kadar su tutulabileceğini hesaplamak için aynı yaklaşımı kullanıyor.

Dong, “Bugün Mars çok soğuk ve kuru görünüyor” dedi. “Ancak pek çok jeokimyasal ve jeomorfolojik kanıt, erken Mars’ın yüzeyde bir miktar su ve hatta küçük bir okyanus içerebileceğini gösteriyor, bu nedenle Mars’taki su döngüsünü anlamaya çok ilgi var.”