Китайские геологи разработали модель развития нашей планеты в первый миллиард лет после ее образования и прояснили давний вопрос о том, куда делись протоконтиненты. Это позволило по-новому взглянуть на процессы формирования современного облика Земли и возникновения жизни.
Считается, что Земле 4,54 миллиарда лет. В первые полтора миллиарда — появились океаны и атмосфера, протоконтиненты и зародилась жизнь, но вещественного материала, относящегося к этому периоду, практически нет. Возраст древнейших пород не превышает 3,8 миллиарда лет. Есть только древние кристаллы циркона.
Это чрезвычайно прочный минерал первично-магматического происхождения. В результате выветривания — разрушения магматической породы ветром и водой — его кристаллы высвобождались и попадали в океан, где откладывались в толще донных осадков, со временем превратившихся в твердые породы.
Цирконы, как правило, значительно старше самих отложений. Так, в архейских осадочных породах возрастом 2,6-3,0 миллиарда лет, расположенных в пределах кратонов — устойчивых блоков земной коры, своеобразных "ядер", вокруг которых формировались современные континенты, — находят кристаллы, образовавшиеся 4,0-4,4 миллиарда лет назад. Эти минералы геологи называют "капсулами времени". Датируют их достаточно точно благодаря тому, что там есть радиоактивные изотопы.
По особенностям химического состава цирконов ученые пытаются понять, что происходило на Земле на раннем этапе ее эволюции, в том числе узнать, как исчезли первые континенты — почему от них не осталось и следа. Так, основываясь на микрозондовом анализе древнейших кристаллов из района Джек-Хиллс в Западной Австралии, исследователи доказали: 4,3 миллиарда лет назад на планете уже была вода и зачатки континентов, скалистые породы которых подвергались выветриванию.
В прошлом году американские геологи установили, что примерно 700 миллионов лет спустя в минералах появился алюминий — типичный химический элемент земной коры и индикатор ее глубинного плавления. По мнению специалистов, это свидетельствует о том, что протоконтиненты сформировались уже в раннем архее и осадочный материал с поверхности начал затягиваться в мантию в зонах субдукции.
В наше время субдукция — погружение океанических литосферных плит на окраинах континентов — важнейший элемент глобальной тектоники. Моделирование показало, что в архее земная кора вела себя иначе, потому что литосфера была сильно разогрета и частично расплавлена. Кора была очень тонкой, хрупкой и не могла образовывать крупные литосферные плиты. Первые континенты, видимо, формировались за счет аккреции — слияния микроплит, в местах столкновения которых возникали древнейшие горные сооружения — аккреционные орогены.
Геологи из Китайского университета наук о Земле в Ухане обобщили данные предыдущих исследований и, используя высокопроизводительные вычислительные мощности, создали компьютерную модель эволюции нашей планеты в доархейскую эпоху.
Выяснилось, что поток внутреннего тепла Земли в это время в три-четыре раза превышал современный. Расплавленная верхняя мантия периодически выходила по ослабленным зонам на поверхность в виде магмы. При этом неустойчивые ранние континенты раскалывались, частично плавились и погружались обратно в мантию. Постепенно под протоконтинентами образовались "корни", или "кили", будущих кратонов, состоящие из частично переплавленных блоков земной коры, погруженных в охлажденную и обезвоженную мантию.
Геофизические наблюдения подтверждают эту гипотезу: кратоны действительно уходят глубоко в мантию, а их строение намного сложнее и неоднороднее, чем у современной литосферы. По мнению китайских геологов, потребовалось более миллиарда лет, чтобы эти "корни" окончательно затвердели и над ними начала формироваться полноценная континентальная кора.
"Геологические данные свидетельствуют о том, что самые ранние континенты не сохранились и были переработаны в недрах планеты, однако ситуация резко изменилась примерно четыре миллиарда лет назад, когда появилась самая прочная часть континентов — кратоны", — говорит один из участников исследования, доктор Фабио Капитанио, доцент Китайского университета наук о Земле и Университета Монаша в Австралии.
Моделирование также показало, что переработанные фрагменты первоначальной коры могут оставаться в недрах миллиарды лет. Этим объясняют то, что глубинное зондирование выявляет неоднородность мантии под многими кратонами. Менее плотные, чем окружающая среда, эти участки подпирают литосферу снизу, придавая ей плавучесть и жесткость.
Возраст древнейших окаменелых микроорганизмов, найденных в осадочных породах кратонов, — около 3,5 миллиарда лет. Но многие ученые уверены, что жизнь на Земле зародилась значительно раньше — как только температура планеты опустилась достаточно, чтобы на поверхности была жидкая вода. То есть сразу после возникновения первичного океана — 4,41 миллиарда лет назад. Правда, помимо воды, нужны были кислород и минеральные микрокомпоненты. И здесь, по мнению исследователей, не последнюю роль сыграли протоконтиненты.
При разрушении в результате эрозии и выветривания жестких блоков земной коры, возвышающихся над водой, менялся состав атмосферы, а в океан попадало огромное количество питательных веществ и химических элементов, необходимых для формирования организмов.
Позднее, когда заработал конвейер тектоники плит, органическое вещество, оседавшее на дне океана, вместе с осадочными породами стало затягивать в мантию в зонах субдукции. Там оно перерабатывалось и в процессе вулканической деятельности возвращалось на поверхность. Каждый новый цикл такого глобального круговорота наращивал континенты и способствовал усложнению живых организмов.
21-05-2013 Просмотров:10184 Новости Палеонтологии 
Антоненко Андрей
Дальний предок омаров и скорпионов, живший в кембрийском периоде, получил название Kooteninchela deppi в честь голливудского актера Джонни Деппа. Увековечить свое имя в анналах истории артисту помогла одна из его...
28-12-2016 Просмотров:5894 Новости Зоологии Антоненко Андрей
Ученые выяснили, что звуки летучих мышей - это не просто бессвязный набор криков. Напротив, эти животные сообщают друг другу осмысленную информацию о себе и сложившейся ситуации. Летучие мышиРезультаты исследования, проведенного израильскими...
17-08-2016 Просмотров:6732 Новости Зоологии Антоненко Андрей
Исследователи экспериментально показали, что выросты на крыльях бабочек создают акустические помехи, которые мешают летучим мышам вычислять местоположение добычи. Сатурния луна (Actias luna)Об этом говорится в статье американских специалистов из Университета Джона...
30-12-2010 Просмотров:9914 Новости Экологии Антоненко Андрей
Больше всего государство Перу известно своими горными массивами, однако 60% его территории занимает бассейн Амазонки. Благодаря богатству флоры и фауны амазонских джунглей и самой реки в Перу представлено 25 тыс....
10-11-2010 Просмотров:10636 Новости Палеонтологии Антоненко Андрей
В Оклахоме палеонтологи обнаружили образец десятиногого ракообразного, возраст которого составляет около 360 млн лет, что соответствует фаменскому ярусу верхнего девона. Останки A. mapesi (фото Rodney Feldmann / NOAA) Новый вид...
Примерно пятая часть земной биосферы сосредоточена в глубоких слоях земной коры. На днях ученые подсчитали, что масса подземных микроорганизмов, обитающих при высоких давлениях и температурах, без кислорода, солнечного света, в…
Британский палеонтолог Даррен Нейш в компании с художниками Си-Эм Коузменом и Джоном Конвеем занят чрезвычайно интересным делом: он пишет своего рода энциклопедию криптозоологии Cryptozoologicon, а кусочки из неё публикует в…
Палеонтологи открыли новый вид гигантского, лишенного колючек ежа, жившего 7-10 млн лет назад на полуострове Гаргано в Италии. В олигоцене-миоцене эти места представляли собой архипелаг и были родиной для многих…
Южноамериканские лягушки-древолазы, самые ядовитые земноводные существа на Земле, не убивают сами себя ядом из-за всего одной "опечатки" в белке, на который действует их "оружие массового поражения", говорится в статье, опубликованной в журнале PNAS. Лягушка-древолаз (Phyllobates terribilis)"Кожа типичной…
Лучеперая рыба Leedsichthys problematicus из юрского периода подтвердила свой титул самой крупной рыбы всех времен и народов. Остатки гигантского животного длиной в 16,5 м обнаружили ученые в одном из карьеров…
В самой длинной в мире и одной из самых глубоких океанических впадин кипит, как выяснилось, неожиданно насыщенная жизнь. На глубинах в семь-восемь километров, где учёные ожидают встретить разве что рачков,…
Палеонтологи нашли в Мексике, неподалеку от места падения астероида-"киллера" динозавров, останки древнего млекопитающего, похожего на современных бобров, которому удалось начать завоевание суши уже через сотни тысяч лет после вымирания рептилий, говорится в статье, опубликованной в Zoological…
Шерстистые мамонты могли умереть с голоду, когда изменения в климате отобрали у них любимое лакомство — цветковые растения. Плиоцен в Арктике (рисунок Mauricio Anton). Может быть, кому-то покажется странным, что, несмотря на…
Смена поведения саранчи зависит не столько от доступности корма, сколько от плотности популяции: высокая плотность в одиночной форме чревата каннибализмом, и, чтобы не съесть друг друга, насекомые переключаются на поведение,…
Вверх