Batuan Kuno Mengungkap Saat Tektonik Lempeng Bumi Dimulai


Tusch dan Münker mengembangkan metode baru yang ampuh untuk mengekstraksi jejak kecil tungsten dari bebatuan kuno. Kemudian mereka pergi mencari bebatuan.

Pertama mereka menganalisis batuan Arkean yang dikumpulkan di wilayah Isua di Greenland barat. Tusch menghabiskan 11 bulan menganalisis sampel, tetapi pada akhirnya data tungsten-182nya datar, tanpa variasi yang signifikan antar sampel. Para peneliti menduga bahwa batuan Greenland telah berubah bentuk dan dipanaskan dalam sejarah mereka, mengacak informasi geokimia mereka.

Mereka membutuhkan batu yang lebih baik, jadi mereka pergi ke Pilbara di Australia Barat. “Ini memiliki beberapa batuan Archean yang terawetkan terbaik di seluruh planet,” kata Münker. “Mereka belum melihat banyak pemanasan jika dibandingkan dengan bebatuan serupa pada zaman itu.”

“Saya sangat tertarik untuk menemukan sampel yang tidak menampilkan nilai yang sama berulang kali,” kata Tusch.

Dipandu oleh rekan penulis Martin Van Kranendonk dari University of New South Wales, tim melintasi Outback dengan truk off-road, mengunjungi singkapan merah karat di mana batuan vulkanik kuno dan vegetasi saling meniru: Semak Spinifex di singkapan adalah bagian silika , membuat mereka berduri dan tidak bisa dimakan oleh apapun kecuali rayap. Mereka menghancurkan setengah ton bebatuan dan lava yang terbentuk antara 2,7 miliar dan 3,5 miliar tahun lalu.

Untuk menganalisis rasio isotop tungsten di batuan kuno, ahli geologi mengekstraksi dan memurnikan tungsten mereka menggunakan proses yang disebut kromatografi pertukaran ion. Sampel batuan terlarut dimasukkan ke dalam larutan asam, yang mengarah ke pemisahan vertikal berbagai elemen.Atas kebaikan Jonas Tusch

Kembali ke Jerman, Tusch mulai bekerja. Dia menggunakan gergaji batu untuk mendapatkan batu segar di dalam setiap sampel, lalu memoles beberapa irisan hingga setengah lebar rambut manusia agar tembus cahaya untuk mikroskop. Dia menghancurkan sisanya dan memusatkan tungsten, kemudian menganalisis rasio isotop tungsten dalam spektrometer massa.

Selama hampir dua tahun, hasilnya mulai terlihat. Kali ini rasio isotop tidak datar. “Senang sekali melihatnya,” kata Tusch.

Konsentrasi tungsten-182 dimulai dari batuan yang terbentuk sebelum 3,3 miliar tahun yang lalu, menunjukkan bahwa mantel tersebut belum bercampur. Kemudian nilainya menurun selama 200 juta tahun hingga mencapai tingkat modern pada 3,1 miliar tahun yang lalu. Penurunan itu mencerminkan pengenceran sinyal tungsten-182 kuno saat mantel di bawah Pilbara mulai bercampur. Pencampuran itu menunjukkan lempeng tektonik telah dimulai.

Bumi dengan cepat akan berubah dari dunia air yang bertabur pulau vulkanik mirip Islandia menjadi dunia benua dengan pegunungan, sungai dan dataran banjir, danau, dan laut dangkal.

Dunia Baru yang Dibuat untuk Kehidupan

Tanggal mulai sekitar 3,2 miliar tahun yang lalu membantu menjelaskan bagaimana lempeng tektonik berdampak pada kehidupan di Bumi.

Kehidupan dimulai sebelumnya, lebih dari 3,9 miliar tahun yang lalu, dan membuat tumpukan kecil yang sangat besar dalam sedimen di Pilbara yang disebut stromatolit pada 3,48 miliar tahun yang lalu. Ini menunjukkan bahwa lempeng tektonik bukanlah prasyarat kehidupan pada tingkat paling dasar. Namun, mungkin bukan kebetulan bahwa kehidupan terdiversifikasi tepat saat lempeng tektonik sedang berlangsung.

Dengan lempeng tektonik, muncullah lautan dangkal yang diterangi matahari dan danau yang dibuahi dengan nutrisi dari batuan kontinental. Bakteri berevolusi di lingkungan ini untuk memanen sinar matahari melalui fotosintesis, menghasilkan oksigen.

Rekaman fosil menunjukkan ledakan kehidupan hewan yang kompleks dan beragam yang berasal dari sekitar 540 juta tahun yang lalu. Salah satu makhluk paling melimpah dan ikonik di zaman itu adalah trilobita, hewan lapis baja yang berkembang biak selama puluhan juta tahun. Digambarkan di sini, fosil trilobita Elrathia kingii.Atas kebaikan Micha L. Rieser

Selama setengah miliar tahun berikutnya, oksigen ini hampir tidak berbau di langit, sebagian karena segera bereaksi dengan besi dan bahan kimia lainnya. Selain itu, setiap molekul oksigen yang dihasilkan dalam fotosintesis dicocokkan dengan atom karbon, dan ini dengan mudah bergabung kembali menjadi karbon dioksida tanpa perolehan bersih oksigen di atmosfer, kecuali jika karbon terkubur.

Secara bertahap, lempeng tektonik menyediakan tanah dan sedimen untuk mengubur lebih banyak karbon (sambil juga menyediakan banyak fosfor untuk merangsang bakteri fotosintetik). Atmosfer akhirnya teroksigenasi 2,4 miliar tahun yang lalu.

Oksigen mengatur planet ini untuk munculnya tumbuhan, hewan, dan hampir semua hal lainnya dengan metabolisme berbasis oksigen. Kehidupan yang lebih besar dan lebih kompleks daripada mikroba membutuhkan lebih banyak energi, dan organisme dapat membuat lebih banyak molekul pembawa energi yang disebut ATP dengan oksigen daripada yang mereka bisa tanpanya. “Oksigen sangat penting untuk apa yang kita anggap sebagai kehidupan yang kompleks,” kata Athena Eyster dari Massachusetts Institute of Technology.

Diposting oleh : joker123