Wie die älteste bekannte Meteoriteneinschlagstruktur der Welt die Chemie der Erdkruste veränderte

Meteoriteneinschläge können katastrophale Ereignisse in der Geschichte eines Planeten sein, Gestein schmelzen, die Atmosphärenchemie verändern und allgemeine Verwüstung anrichten.

Auswirkungen können jedoch auch Kontinente der Erde geschaffen haben, die ökologische Nischen unterstützt haben angekurbeltes Lebenund selbst entwickelte Metallerze.

In einer neuen Studie veröffentlicht in Erd- und Planetenwissenschaftsbriefehaben wir die Überreste des ältesten bekannten Einschlagskraters der Welt untersucht: die 2,29 Milliarden Jahre alte Stätte Yarrabubba in Westaustralien.

Wir fanden Beweise dafür, dass heißes Wasser nach dem Einschlag in Rissen im Gestein zirkulierte, möglicherweise weil der Einschlag einen Teil des Eises schmolz, das zu dieser Zeit einen Großteil des Planeten bedeckte. Heißes Wasser in gebrochenem Gestein hat möglicherweise eine Nische für frühe Lebensformen geschaffen, und seine Anwesenheit hat auch Auswirkungen auf unser Verständnis darüber, wie sich Metallerzablagerungen in der Erdkruste bilden.

Weltraumfelsen waren Schlüsselfiguren in der Erdgeschichte

Meteoriteneinschläge scheinen im Laufe der Erdgeschichte in einem Zyklus von 200 Millionen Jahren zu kommen und zu gehen.

Auf dem ganzen Planeten, Etwa 200 größere Einschlagstellen wurden dokumentiert. Die älteste davon befindet sich in Yarrabubba in Westaustralien.

Mehr als vor zwei Milliarden Jahren, ein Weltraumfelsen, der bei Yarrabubba in die kontinentale Kruste einschlug. Diese uralte Kruste hatte sich etwa 2,65 Milliarden Jahre vor der Gegenwart gebildet und wurde durch den Einschlag stark verändert.

Das Ergebnis war ein Krater mit einem geschätzten Durchmesser von etwa 70 km, der heute zu einem bloßen Pickel erodiert ist. Der Schock des Aufpralls war so groß, dass sogar Teile der umgebenden Kruste geschmolzen sind, die aus Granit besteht – einer gewöhnlichen Gesteinsart, die man vielleicht in schicken Küchenarbeitsplatten sieht.

In unserer neuen Forschung haben wir uns genau angesehen, wie sich die Auswirkungen auf die Chemie der Kruste ausgewirkt haben. Die chemischen Auswirkungen von Meteoriteneinschlägen werden nicht oft untersucht, aber sie können wichtig sein, um das gesamte Spektrum der Umweltfolgen zu verstehen.

CSI: Rock

Geologen untersuchen forensisch Mineralien, die in Felsen eingeschlossen sind, um zu untersuchen, was im Inneren der Erde passiert, ähnlich wie Ermittler von Tatorten Materialien an einem Tatort untersuchen, um ihre Herkunft zu bestimmen.

Eine Art Hinweis, auf den Geologen besonders scharf sind, sind Isotope. Dies sind verschiedene Formen eines bestimmten Elements.

Unterschiedliche Isotope eines Elements verhalten sich bei chemischen Reaktionen alle gleich, enthalten jedoch unterschiedliche Anzahlen von Neutronen im Inneren des Atoms. Dies macht einige Isotope instabil: Im Laufe der Zeit zerfallen sie radioaktiv in verschiedene Elemente.

Diesen radioaktiven Zerfall können wir uns zunutze machen. Zum Beispiel können wir das Alter des Yarrabubba-Kraters und seiner umgebenden Felsen bestimmen, indem wir das Verhältnis von Uran- zu Bleiisotopen messen, das wie eine Stoppuhr funktioniert, die die Zeit zählt, seit ein Mineral gewachsen ist.

Dies sagt uns das Alter, weil Uran im Laufe der Zeit zu Blei zerfällt, und wir kennen die Geschwindigkeit, mit der dieser Zerfall stattfindet. Die Messung der Isotope beider Elemente in einer Probe zeigt uns also, wie viel Zerfall stattgefunden hat, wodurch wir das Alter des Minerals berechnen können.

Eine andere Möglichkeit, Isotope zu verwenden, besteht in bestimmten Mineralien, bei denen diese Verhältnisse im Laufe der Zeit fest bleiben und sich nicht ändern. Die Isotopensignaturen werden dann zu einem leistungsstarken Werkzeug, um zu verfolgen, woher das Material stammt, ähnlich wie der Nachname einer Person einen Hinweis auf die Herkunft ihrer Familie geben kann.

Boten in einer Kristallflasche

Wir analysierten die Isotopenzusammensetzung von Blei in Mineralkörnern aus der Kruste, die den Krater von Yarrabubba umgibt.

Wir haben uns Feldspatkristalle angesehen, typischerweise die rosafarbenen Körner in unserem Granit-Beispiel, da diese natürlich Blei, aber kein Uran enthalten.

Dies ist wichtig, da die in diesem Mineral eingeschlossenen Bleiisotope die Zusammensetzung der Flüssigkeit widerspiegeln, aus der das Mineral ursprünglich gewachsen ist.

Wir fanden eine breite Palette von Bleiisotopenzusammensetzungen sowie neue uranhaltige Mineralien, die zum Zeitpunkt des Einschlags in Rissen in den Körnern wuchsen und neue Stoppuhren starteten.

Die einzig plausible Erklärung für diese Modifikationen der Isotopensignaturen ist, dass der Aufprall Netzwerke aus zirkulierendem heißem Wasser erzeugt haben muss, die Schadenszonen im gesamten Gestein infiltrierten. Im Fall von Yarrabubba stammt das Wasser möglicherweise vom Meteor, der auf eine Eisdecke aufschlug, da Eis vor 2,29 Milliarden Jahren einen Großteil der Welt bedeckte.

Die Auswirkungen der Auswirkungen

Unsere Dokumentation der durch einen Aufprall erzeugten Zirkulation von erhitztem Wasser ist aus zwei sehr unterschiedlichen Perspektiven wichtig.

Erstens könnten Heißflüssigkeitssysteme das frühe Leben gefördert haben. Auf der frühen Erde waren die Einschläge viel größer und häufiger, und in gewisser Weise hätten diese gewalttätigen und zerstörerischen Ereignisse der Entwicklung komplexen Lebens im Wege gestanden.

Forscher haben jedoch gezeigt, dass mikrobielle Gemeinschaften dort gedeihen können, wo Hitze, Wasser und Nährstoffe auf pulverisiertes Gestein treffen: genau die Bedingungen, die Einwirkungen hervorrufen können. Einige haben sogar vorgeschlagen, dass Einschläge ein grundlegender Teil der planetaren Evolution und notwendig dafür sind Schaffung eines bewohnbaren Planeten.

Zweitens kann es uns helfen zu verstehen, wie Erzvorkommen entstehen, wenn wir sehen, wie durch Aufprall erzeugtes heißes Wasser Metalle transportieren kann. Einige der ersten Metallquellen für frühe Menschen waren Meteoriten, von denen sie Metallstücke für Werkzeuge und Werkzeuge abbrachen Schmuck.

Einschlagstellen können jedoch größere Konzentrationen von Metallen enthalten als nur der Meteorit selbst, der oft verdampft. Erzlagerstätten entstehen typischerweise, wenn es eine geologische Struktur gibt, zum Beispiel einen Bruch innerhalb eines Gesteins, in das Metalle durch Flüssigkeiten bewegt werden können.

Einschläge zertrümmern die Kruste deutlich, sorgen aber auch für zirkulierendes heißes Wasser. Wenn in den Zielgesteinen von Anfang an Metall vorhanden ist, kann dieses heiße Wasser diese Metalle in eine reichhaltigere Lagerstätte transportieren und konzentrieren.

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