Több mint hárommilliárd évvel ezelőtt a víz már mélyen formálta a Föld belső vulkáni folyamatait. Nyugat-Ausztrália legősibb kőzetei olyan kémiai nyomokat őriznek, amelyek alapjaiban alakítják át a korai bolygótörténetről alkotott elképzeléseket. A kutatások szerint a felszíni víz lényegesen korábban jutott el a Föld mélyébe, mint azt a szakemberek korábban feltételezték.
A mai modern Földön a lemeztektonika gondoskodik a víz körforgásáról. A szubdukciós zónákban, ahol az óceáni kőzetlemezek egymás alá csúsznak, a kőzetekbe zárt nedvesség lejut a forró köpenybe. Ez a víz lecsökkenti a köpenyanyag olvadáspontját, magma képződik, ami végül a felszínre törve vulkáni íveket hoz létre, mint amilyen a Csendes-óceáni Tűzgyűrű. Hárommilliárd évvel ezelőtt azonban a bolygó belső hőmérséklete lényegesen magasabb volt, így a merev kőzetlemezek mozgásán alapuló lemeztektonika még nem működhetett a mai formájában.
Meglepő mintázatok a Pilbara-kráton ősi szikláiban
A geológusok a nyugat-ausztráliai Pilbara-kráton területén található, mintegy 3,1 milliárd éves vulkáni kőzeteket vizsgáltak meg részletesen. A vizsgálatok során olyan kémiai összetételt mutattak ki a helyi bazaltokban és boninitekben, amely egyértelműen vízzel telített köpenyforrásra utal.
Az elemzések kimutatták, hogy a magmában jelen lévő víz mennyiségye meglepően hasonlított a mai szubdukciós zónák felett képződő magmák víztartalmára. Ez azt bizonyítja, hogy a Föld felszíne és mélye közötti anyagcsere már a bolygó fiatal korában is aktív volt, noha a lemezek nem csúsztak egymás alá.
A dripdukció mechanizmusa a forró korai Földön
Mivel a merev lemezmozgás feltételei nem álltak fenn, a kutatók egy alternatív geológiai folyamatot azonosítottak, amelyet dripdukciónak (vagyis cseppkövetéses besüllyedésnek) neveztek el. Ebben a mechanizmusban a hűvösebb, vízzel átitatott külső kéreg egyes részei időszakosan elnehezedtek és megereszkedtek.
A folyamat során a következő lépések követték egymást:
- A felszínen a tengervíz kémiai reakciókba lépett a kéreggel, megkötve a nedvességet a kőzetekben.
- A sűrűbbé és nehezebbé váló kéregdarabok lokálisan besüllyedtek a forróbb köpenybe.
- A mélybe merülő kőzetdarabokból kiáramló víz csökkentette a környező köpeny olvadáspontját, ami szimultán magmaképződéshez és vulkáni kitörésekhez vezetett.
Ez a lokális süllyedés lehetővé tette a felszíni víz mélybe jutását anélkül, hogy ehhez egybefüggő, mozgásban lévő kőzetlemezekre lett volna szükség.
Belső vízforgatás a kontinensek és a légkör hajnalán
A felfedezés az egész bolygó korai fejlődésének megértését átértékeli. A víz mélybe jutása és a magmaképződés közvetlen hatással volt a kontinensek kialakulására, valamint a légkör és az óceánok gázösszetételének alakulására is.
A szerves anyagok és az illékony elemek körforgása a dripdukció révén már az Archaikum időszakában összekapcsolta a Föld belső köpenyét a felszíni környezettel. Ez a folyamat megteremtette azokat a geokémiai feltételeket, amelyek elengedhetetlenek voltak a korai szárazföldek növekedéséhez és az élet számára alkalmas környezet stabilizálódásához.
