Een klodder magma die is ingesloten in een bel die kleiner is dan de breedte van een mensenhaar en die in Zuid-Afrika wordt aangetroffen, kan de klok terugdraaien op de eerste langzame dans van de aarde van de rotsachtige platen waaruit de buitenste schil bestaat.
De chemicaliën in die kleine klodder suggereren dat de zogenaamde platentektoniek tijdens de eerste miljard jaar van het bestaan van de aarde opwierp.
Sinds de jaren vijftig weten wetenschappers dat de aardkorst is gemaakt van gigantische platen die tektonische platen worden genoemd en die boven de gesmolten mantel van de aarde zweven. Deze kolossale platen komen samen in subductiezones, waar de lichtere plaat onder de zwaardere door glijdt in de diepten van de mantel. De zinkende korst, doordrenkt met mineralen die zijn verzameld van het aardoppervlak, smelt onder de extreme druk en temperaturen van het binnenste van de aarde tot magma.
Wanneer precies deze planetaire recycling begon, is fel gedebatteerd. Schattingen lopen uiteen van 1 miljard tot 4 miljard jaar geleden. Nu heeft een internationaal team van wetenschappers ontdekt dat de subductie van de aardkorst waarschijnlijk meer dan 3,5 miljard jaar geleden is begonnen. Hun resultaten werden op 15 juli gepubliceerd in het tijdschrift Nature.
"Platentektoniek is misschien wel het belangrijkste proces op aarde waardoor het verschilt van andere planeten in ons zonnestelsel en dat kan behoorlijk belangrijk zijn voor de studie van het leven op aarde", zegt Alexander Sobolev, hoofdauteur van het artikel en een geochemicus aan de Université Grenoble Alpes in Frankrijk.
De microscopische kraal van gekoeld magma aan de basis van hun ontdekking lag meer dan 3,3 miljard jaar inactief, beschermd door het olivijnkristallen graf en onveranderd door de omgeving. Het was een tijdcapsule uit een van de vroegste aionen in de geschiedenis van de aarde.
Het olivijnkristal, niet groter dan een zandkorrel, werd gevonden in een komatiietgesteente, genoemd naar de Komati-rivier in Zuid-Afrika waar dergelijke rotsen werden ontdekt. Ze ontstonden toen buitengewoon hete magma-pluimen opstegen van de mantel naar het aardoppervlak (zodra magma het aardoppervlak bereikt, wordt het lava genoemd) tijdens de Archaean-periode (2,5 miljard tot 4 miljard jaar geleden). Deze zeldzame rotsen zijn buitengewoon kostbaar voor geologen omdat ze een kijkje geven in de vroege omstandigheden van de aardmantel.
Om de kleine magma-opname te bestuderen, smolten Sobolev en zijn team de ovale kristallen opnieuw door ze te verwarmen tot meer dan 2700 graden Fahrenheit (1500 graden Celsius) en ze snel af te koelen in ijswater om een glasachtig monster te vormen. Vervolgens gebruikten ze ultramoderne instrumenten om de chemische samenstelling van het glasachtige magma te meten en de oorsprong ervan te bepalen.
De onderzoekers ontdekten dat het magma een aantal handtekeningen bevatte van ondergedompelde oceaankorst, waaronder hoge concentraties water en chloor en lage deuteriumgehaltes (een zware versie van waterstof). Ze concludeerden dat het magma zijn oorsprong vond in de gesmolten overblijfselen van een oude oceaanzeebodem.
'Als dat het geval is, betekent dat veel', zei Sobolev. "Het betekent dat de door zeewater veranderde korst van het oppervlak bijna 3,3 miljard jaar geleden in de mantel is gedaald. Omdat al deze processen traag zijn, kun je dat verwachten vanaf het moment dat deze bron daalde tot het punt waar hij de oppervlakte bereikte nogmaals, het duurde minstens 100 tot 200 miljoen jaar. Dat betekent dat dit proces begon binnen de eerste miljard jaar van de geschiedenis van de aarde. "
