Ny viden kan ændre vores forståelse af Jordens tidlige udvikling

• Natur og Univers
• Sapere Aude Forskningsleder
• 2020

Anorthosit er en af Grønlands ældste bjergarter, som kun er dannet i bestemte perioder af Jordens historie. Hidtil har forskere antaget, at dannelsen af anorthosit kræver tilstedeværelsen af vand som følge af såkaldte subduktionszoner i de pladetektoniske processer for 3 milliarder år siden. Det er nemlig de samme processer, man finder i dag. Men en videnskabelig artikel publiceret i 2020 indikerer, at bjergarten godt kan dannes uden vand. Et nyt forskningsprojekt skal nu undersøge sagen nærmere.

»Hvis vi kan vise, at anorthosit kan dannes uden, at der er vand til stede, så skal vi faktisk revurdere vores forståelse af Grønlands og Jordens tidlige geologiske processer,« siger Kristoffer Szilas, som er tenure-track adjunkt på Institut for Geovidenskab og Naturforvaltning ved Københavns Universitet.

Han skal stå i spidsen for et fireårigt forskningsprojekt, som sker med udgangspunkt i GEUS-database og bjergartsprøver og i samarbejde med flere internationale forskere, bl.a. professor Vincent van Hinsberg fra McGill University i Canada, der er en vigtig partner for den nye model, som projektet skal udvikle og teste.

Forskningsprojektet, der hedder Reassessing the existence of plate tectonics on the early Earth, er støttet af Danmarks Frie Forksningsfond under programmet Sapere Aude-forskningsleder, der bliver givet til lovende unge forskere med eneståebde idéer.Projektet undersøger de geologiske processer, der fandt sted på Jorden for omkring tre milliarder år siden, og som er bevaret i form af bjergarten anorthosit. Forskerne vil fokusere på området omkring Fiskenæsset eller Qeqertarsuatsiaat i det sydvestlige Grønland, hvor verdens ældste og bedst bevarede eksempel på anorthosit findes.

Fakta: Pladetektonik og subduktionszoner

Pladetektonik er en geologisk teori om, at Jordens ydre er opdelt i stive plader, som bevæger sig i forhold til hinanden. Pladerne kan bevæge sig frem og tilbage mod hinanden og væk fra hinanden. Når to plader kolliderer, kan den ene plade synke under den anden. Det kaldes en subduktionszone.Ved anorthosit har man hidtil ment, at der skal være vand til stede, for at bjergarten kan opstå. Og den eneste måde, man får vand til stede, er ved at have en subduktionszone, hvor der er en plade, der dykker ned under den anden og varmes op, hvorefter den frigiver vand. Dermed bliver magmaen tilført vand, som senere kan krystalliseres til bjergarten anorthosit.Pladetektonik og subduktionszoner er faktisk unikt for Jorden og har en meget vigtig funktion. Det er en betingelse for, at liv overhovedet kan opstå på en planet, og det er vigtigt for at regulere klimaet.

Grønne muligheder og spørgsmålet om liv i rummet

Implikationerne af dette projekt strækker sig vidt fra grøn omstilling til muligheden for at finde liv i rummet. Anorthosit består nemlig primært af mineralet plagioklas, hvilket faktisk også er det Månens overflade består af. Og bjergarten er et økonomisk vigtigt råmateriale i blandt andet glasfiberproduktion og er desuden et bæredygtigt alternativt til aluminiumsproduktion. Derfor er det nye forskningsprojekt, der jo undersøger, hvordan anothorsit dannes, både til gavn for den lokale befolkning i Grønland og for den grønne omstilling helt generelt.

Projektet søger bl.a. også at løse det største uafklarede problem inden for feltet geologi: Spørgsmålet om, hvornår og hvorfor pladetektonik opstod her på Jorden.

»Vi håber at kunne besvare spørgsmålet om, hvorvidt den type pladetektonik, der findes i dag, også eksisterede for 3 milliarder år siden. Og det kan give os vigtig viden om, hvad vi helt konkret skal se efter, når vi forsøger at identificere liv på exoplaneter omkring andre stjerner,« siger Kristoffer Szilas.

Fakta: Metode i tre trin til en alternativ forklaring

Forskerne skal i projektet udvikle og teste en ny model. Det vil foregå således; Først skal forskerne undersøge den metamorfe udvikling (bjergarternes mineralændring red.) i området, hvilket skal bruges til at bestemme, hvordan mineralogien og deres kemiske sammensætning har ændret sig over tid.Andet trin er at bruge informationen til at beregne den oprindelige sammensætning af det magma, som dannede bjergarterne.På tredje trin vil forskerne reevaluere dannelsesmodellen for anorthosit. De vil derfor integrere informationen fra de to andre trin og udvikle en ny termodynamisk model til at teste udviklingen af magmaet, og hvorvidt bjergarterne kunne dannes uden pladetektoniske processer, subduktionszoner og tilstedeværelsen af vand. Den termodynamiske model tager blandt andet højde for bjergarternes tryk- og temperaturudvikling over tid.»Informationen fra modellen skal bruges til at teste en alternativ forklaring på de observerede bjergarter i regionen, hvilket kan give os et mere præcist billede af vores planets historie, og hvordan kontinenterne er opstået,« siger Kristoffer Szilas.

Du kan læse mere om Kristoffer Szilas og hans projekt her.