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.
13-02-2019 Просмотров:2852 Новости Зоологии 
Антоненко Андрей
Группа исследователей во главе с доктором Эриком Кордесом из Университета Темпл (США) обнаружила четыре новых вида глубоководных кораллов и шесть видов других животных, которые ранее не были известны науке. Сообщение...
21-12-2015 Просмотров:7192 Новости Палеонтологии Антоненко Андрей
Остатки необычного динозавра раскопали в Испании местные палеонтологи. Крупный растительноядный ящер носил на спине заметный горб, отчего визуально напоминал хорошо знакомого всем верблюда. Правда, этот мезозойский "верблюд" был в несколько...
15-06-2013 Просмотров:10735 Новости Зоологии Антоненко Андрей
Охотящиеся гепарды носятся по саванне со скоростью автомобиля. Как показали GPS-навигаторы, закрепленные на шее хищников, в дикой природе они могут разгоняться до 93 км/ч. Гепард, дото википедияОб этом говорится в статье,...
18-02-2011 Просмотров:11120 Новости Экологии Антоненко Андрей
Полное прекращение выбросов парниковых газов вовсе не решит проблему глобального потепления. Температура продолжит свой рост по инерции еще как минимум тысячу лет, показывают расчеты американских климатологов. Ученые из Вашингтонского университета (University...
14-05-2014 Просмотров:8107 Новости Палеонтологии Антоненко Андрей
Эдиакарская биота пополнилась очередным загадочным организмом – американские палеонтологи представили широкой публике червеобразного Plexus ricei, достигавшего чуть ли не до метра в длину. Правда, подобрать ему родственников среди современных или...
Вопреки распространённому мнению, существует, по крайней мере, ещё несколько видов клеток живых организмов, которые крупнее страусиного яйца. Возможно, страусиные яйца могут оказаться самыми тяжёлыми клетками в природе, но тесты ещё…
По меньшей мере 20% всех известных науке млекопитающих находятся на грани исчезновения. И риск растёт соответственно размерам животного. Дюгонь (фото ameo2008)Майкл Хоффманн из Международного союза охраны природы (МСОП) и его коллеги…
Ученые из Новосибирского госуниверситета и Института нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН обнаружили доказательства первого массового вымирания живых организмов на Земле, которое им удалось точно датировать периодом в 550 млн…
Немецкие биологи обнаружили, что когнитивные способности воронов не уступают человекообразным обезьянам, а понимание физического мира у этих птиц складывается очень рано — уже к четвертому месяцу жизни. Результаты исследования опубликованы в журнале…
Рыбки брызгуны охотятся, сбивая струёй воды зазевавшихся насекомых. И даже если бы у брызгунов были феноменальные обоняние и слух, они бы не помогли: стрельбу приходится вести из воды в воздух,…
Как правило, чем выше дерево, тем меньше его листья. Математическое объяснение этого феномена, оказывается, одновременно накладывает ограничение на максимальную высоту деревьев. Секвойи на Медвежьей горе в Калифорнии (фото MizzD) Каре Йензен из…
Вопреки распространённому мнению, остатки хитин-белкового комплекса (строительного материала из белков и полисахаридов) в изобилии присутствуют в окаменелостях членистоногих эпохи палеозоя. Модель ракоскорпиона (фото elrina753) Считалось, что старейшей из дошедших до нас…
Современные млекопитающие делятся на три группы: яйцекладущие (клоачные), сумчатые и плацентарные. Первые входят в подкласс первозвери, а вторые и третьи объединяются в подкласс звери. Вопрос о том, когда сумчатые и…
Почему около 40 тыс. лет назад неандертальцы уступили место людям современного анатомического типа? Одна из самых популярных гипотез на этот счёт гласит: наши предки могли похвастаться более разнообразным рационом и…
Вверх