Memulihkan batuan mantel yang memecahkan rekor dapat mengubah sejarah bumi

Sebuah tim internasional telah mulai menyelidiki peran mantel dalam mendukung kehidupan di Bumi, merangsang aktivitas gunung berapi, dan mempengaruhi siklus global.

Para ilmuwan telah berhasil menemukan pecahan batuan panjang pertama yang berasal dari mantel bumi, lapisan di bawah kerak bumi dan komponen terbesar planet ini. Batuan ini diharapkan dapat menjelaskan peran mantel dalam asal usul kehidupan di Bumi, aktivitas vulkanik yang terjadi ketika mencair, dan dampaknya terhadap siklus global unsur-unsur penting seperti karbon dan hidrogen, menurut penelitian tersebut. tim.

Batuan mantel yang hampir terus menerus sepanjang 1.268 m (4.160 kaki) diekstraksi dari “jendela tektonik”, bagian dasar laut tempat batuan mantel tersingkap di sepanjang Punggung Bukit Atlantik Tengah, selama “Blok Bangunan Kehidupan, Atlantis Massif” Ekspedisi 399. Untuk pengeboran kapal di laut Keputusan Guedes Pada musim semi 2023.

Dengan upaya yang dilakukan sejak awal tahun 1960an, ekstraksi tersebut merupakan pencapaian yang memecahkan rekor yang dipimpin oleh International Ocean Discovery Programme, sebuah konsorsium penelitian kelautan internasional yang terdiri dari lebih dari dua lusin negara yang memulihkan sampel silinder sedimen dan batuan dari dasar laut untuk dipelajari. sejarah bumi.

Para peneliti mengatakan batuan yang diekstraksi dari mantel bumi lebih mirip dengan batuan yang ditemukan di masa awal Bumi dan bukan batuan umum yang membentuk benua kita saat ini. Kredit gambar: Profesor Johan Lisenberg

Analisis batuan yang ditemukan

Sejak itu, tim misi telah menyusun inventarisasi batuan yang digali dari mantel untuk memahami komposisi, struktur, dan konteksnya.

Hasilnya dipresentasikan dalam jurnal ilmu pengetahuanStudi ini mengungkapkan sejarah pelarutan yang lebih panjang pada batuan yang ditemukan daripada yang diperkirakan.

Penulis utama Profesor Johan Lisenberg, dari Fakultas Ilmu Bumi dan Lingkungan Universitas Cardiff, mengatakan: “Ketika kami menemukan batuan tersebut tahun lalu, ini merupakan terobosan besar dalam sejarah ilmu kebumian, namun yang lebih penting nilainya terletak pada inti batuan mantel. dapat memberi tahu kita tentang pembentukan dan evolusi planet kita.” Penelitian kami dimulai dengan melihat komposisi mantel dengan mendokumentasikan mineral yang ditemukan dalam batuan yang ditemukan, serta komposisi kimianya. Kandungan piroksen dalam batuan jauh lebih sedikit, dan batuan tersebut mengandung konsentrasi magnesium yang sangat tinggi, yang keduanya disebabkan oleh jumlah magnesium yang mencair lebih banyak dari yang kita perkirakan.”

Profesor Johan Lissenberg (kiri) dan rekannya menganalisis inti yang ditemukan dari “jendela tektonik” di Punggung Bukit Atlantik Tengah. Kredit gambar: Leslie Anderson, Exp. 399, JRSO_IODP

Pencairan ini terjadi ketika mantel naik dari bagian terdalam bumi menuju ke permukaan.

Para peneliti mengklaim bahwa hasil analisis lebih lanjut dari proses ini mungkin memiliki implikasi besar untuk memahami bagaimana magma terbentuk dan bagaimana hal itu menyebabkan aktivitas gunung berapi.

“Kami juga menemukan saluran di mana magma diangkut melintasi mantel, dan dengan demikian dapat melacak nasib magma setelah terbentuk dan berpindah ke permukaan bumi. Hal ini penting karena ini memberi tahu kita bagaimana mantel mencair dan memberi makan pada gunung berapi, khususnya yang berada di dasar laut yang menyebabkan sebagian besar aktivitas vulkanik di Bumi.” “Mengakses batuan mantel ini akan memungkinkan kita membangun hubungan antara gunung berapi dan sumber utama magma.”

Kemungkinan kaitannya dengan asal usul kehidupan

Studi ini juga memberikan hasil awal tentang bagaimana peridot, mineral yang melimpah di batuan mantel, berinteraksi dengan air laut, memicu serangkaian reaksi kimia yang menghasilkan hidrogen dan molekul lain yang dapat menjadi bahan bakar kehidupan.

Para ilmuwan percaya bahwa ini mungkin salah satu proses mendasar asal usul kehidupan di Bumi.

“Batuan yang ada di masa awal Bumi sangat mirip dengan yang ada di Bumi,” kata Dr. Susan Q. Lange, ilmuwan rekanan di bidang geologi dan geofisika di Woods Hole Oceanographic Institution, yang merupakan salah satu ilmuwan dalam misi tersebut dan bagian dari tim yang terus menganalisis sampel batuan dan cairan. Selama ekspedisi ini, kami menemukan sampel tersebut dari batuan paling umum yang membentuk benua kita saat ini.

Ekspedisi 399 “Blok bangunan kehidupan, blok Atlantis” dari kapal pengeboran samudera JOIDES Resolusi menemukan 1.268 meter batuan mantel yang hampir terus menerus pada musim semi tahun 2023. Hak Cipta: Thomas Runge (Ekspedisi 399, JRSO_IODP)

“Analisis data ini memberi kita wawasan kritis terhadap lingkungan kimia dan fisik yang ada pada awal sejarah bumi, dan yang mungkin telah menyediakan sumber bahan bakar yang konstan dan kondisi yang menguntungkan dalam rentang waktu geologis yang panjang untuk menampung bentuk-bentuk kehidupan paling awal.”

Tim internasional yang terdiri lebih dari 30 ilmuwan dari misi Resolusi JOIDES akan melanjutkan penelitian mereka pada sampel kawah yang ditemukan untuk mengatasi berbagai masalah.

Dr Andrew McCaig, Associate Professor di Sekolah Bumi dan Lingkungan di Universitas Leeds, yang merupakan pendukung utama Ekspedisi 399 dan salah satu ilmuwan utama dalam misi tersebut, menambahkan: “Semua orang yang terlibat dalam Ekspedisi 399, dimulai dengan proposal pertama pada tahun 2018, kami dapat berbangga atas pencapaian yang didokumentasikan dalam makalah ini.” “Lubang dalam baru kami akan menjadi bagian yang mengubah genre selama beberapa dekade mendatang dalam berbagai disiplin ilmu seperti proses peleburan mantel, pertukaran bahan kimia antara batuan dan lautan, geokimia organik , dan mikrobiologi. Semua data dari misi ini akan tersedia sepenuhnya, dan menjadi model bagaimana sains internasional harus dilakukan.”

Referensi: “Bagian Panjang Peridotit Terkuras Serpentinisasi” oleh C. Johan Lissenberg, Andrew M. McCaig, Susan Q. Lange, Peter Blum, Natsuo Abe, William J. Brazelton, Remy Coltat, Jeremy R. Dekan, Christine L. Dickerson, Margaret Godard, Barbara E. John, Frieder Klein, Rebecca Cohen, Kuan-Yu Lin, Haiyang Liu, Ethan L. Lopez, Toshio Nozaka, Andrew J. Parsons, Vamdev Pathak, Mark K. Regan, Jordyn A. Rubary, Evan B. Savov, Esther M. Schwarzenbach, Olivier J. Sisman, Gordon Southam, Fengping Wang, C. Jeffrey Witt, Leslie Anderson dan Sarah Treadwell, 8 Agustus 2024, ilmu pengetahuan.
DOI: 10.1126/science.adp1058