Najstariji površinski sloj Zemlje koji formira kontinente, nazvan njena kora, star je oko 4 milijarde godina i sastoji se od vulkanskih stena debelih 25–50 km poznatih kao bazalti. Prvobitno, naučnici su mislili da jedna potpuna litosferska kora pokriva celu planetu, u poređenju sa pojedinačnim pločama koje danas vidimo za koje se verovalo da su počele da se formiraju tek milijardu godina kasnije. Međutim, stavovi prema ovoj hipotezi se osporavaju.
Mehanizam formiranja ove kontinentalne kore je donekle zagonetan, a akademici sada sugerišu da je možda bio vođen tektonikom ploča, kretanjem glavnih površinskih ploča Zemlje širom sveta tokom milijardi godina, formirajući kopnene mase i topografske karakteristike koje vidimo danas.
Jedna teorija se fokusira na to kada se ploče konvergiraju, često uzrokujući da se jedna podvuče ispod druge, što rezultira delimičnim topljenjem kako bi se promenio sastav magme, dok druga proučava mehanizme koji se javljaju unutar same kore (na manje od 50 km dubine) koji su potpuno odvojeni od granica ploča. ali i izazivaju delimično topljenje.
Novo istraživanje objavljeno u Nature Geoscience izveštava o eksperimentalnom radu na analogu za okeanske visoravni, velike ravne uzvisine sa strmim ivicama, koje su reprezentativne za ovu ranu bazaltnu koru koja se prvobitno formirala u Eoarheju (pre 3,6-4 milijarde godina).
Dr Alan Hasti, sa sedištem na Univerzitetu u Edinburgu, i kolege podvrgnuli su primitivne okeanske visoravni bazalte sa jugozapadne visoravni Ontong Java na visoravni Ontong Java eksperimentima visokog pritiska i temperature.
Ova otkrivena kontinentalna kora nije mogla da se formira pri pritiscima <1,4 GigaPaskala (GPa) koji se javljaju do dubine od 50 km, što ukazuje da su takve magme nastale tokom konvergentnih zona subdukcije. Shodno tome, oni sugerišu da je tektonika ploča, čak i ako je to bila samo primitivna forma, postojala pre 4 milijarde godina.
Ovo znanje je moćno jer je tektonika ploča odgovorna za eroziju, taloženje, formiranje planina i vulkansku aktivnost, koji igraju različite uloge u formiranju kontinentalne kore. Istraživački tim sugeriše da su gasovi oslobođeni iz vulkanizma, posebno ugljen monoksid i metan, možda pomogli u pokretanju života na Zemlji tako što su bili izvor prebiotičkih molekula koji su doveli do prvih mikrobnih organizama.
Izvan Zemlje, kontinentalna kora bogata silicijumom takođe je pronađena u manjim količinama na Marsu i Veneri, nudeći uvid u ulogu tektonike ploča u širem Sunčevom sistemu.
Dr Hasti i kolege su istraživali stabilnost brojnih minerala na različitim pritiscima (1,2–1,4 GPa, što je ekvivalentno dubini od ~40–50 km) da bi utvrdili u kojoj tački su se transformisali, sa potencijalnom temperaturom omotača koja je dostigla 1.500–1.650°C. Ključni minerali za studiju bili su granat (za koji se zna da je stabilan na pritiscima >1GPa, što odgovara dubini od ~30km) i plagioklas feldspat (stabilan do ~1,8GPa, ~60km dubina), rutil (stabilan na 0,7-1,6GPa, ~25–55 km dubine) i amfibol (kontroliše reakcije topljenja dehidratacije).
Eksperimentalni rezultati su otkrili da granat i rutil nisu stabilizovani na <1,4 GPa (~45–50 km dubine), što je više nego što su otkrile prethodne studije, ali tim pripisuje da njihova početna okeanska kora ima veći sadržaj magnezijuma više u skladu sa očekivani sastav eoarhejske mafične (gvožđem i magnezijumom) kore.
Takođe su sproveli obrnuti eksperiment u kojem su uzgajali kristale granata na višem pritisku (2GPa) pre nego što su ga podvrgli nižem pritisku od 1,4GPa i otkrili da su kristali granata počeli da se razbijaju. Nakon toga, otkrili su da je pritisak od ~1,6 GPa (>50–55 km dubine) stabilan za granat, povećavajući ranije verovanje o stabilnosti na 1 GPa, a samim tim i dubinu formiranja. Shodno tome, subdukcija je pogodniji mehanizam za objašnjenje ovog odgovora.
Modeliranje takođe sugeriše da su rane magme bile podvrgnute frakcionoj kristalizaciji dok su se dizale kroz koru, pri čemu su se kristali odvajali od tečne magme, ostavljajući preostali bazen magme osiromašenim određenim elementima korišćenim u početnim kristalima, tako da se sastav neprestano menja kako se više kristala formira.
Na osnovu ovoga, istraživački tim je identifikovao kristalizaciju amfibola kao glavni pokretač delimičnog topljenja, jer je to vodni mineral koji je možda bio ugrađen u koru prevrtanjem i zakopavanjem. Ovo se poklapa sa potpisima poznatih eoarhejskih vulkanskih stena, kao što su tonaliti i trondhjemiti.
Smatra se da su Isua Greenstone Belt, Grenland, i Arhejski robovski Kraton, Kanada, dva ostatka konvergentnih margina ploča iznad drevnih zona subdukcije. U takvim oblastima, metabazične (metamorfizovane bazaltne i srodne stene) magme bi se pomešale sa tečnostima iz kore koja se topi da bi proizvela nove magme bogate silicijumom, početak ciklusa kontinentalnog uništenja i ponovnog rađanja koji je oblikovao svet koji vidimo danas.
