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.
01-04-2015 Просмотров:7774 Новости Цитологии 
Антоненко Андрей
Биохимики из Московского государственного университета раскрыли детали работы ключевого механизма клетки, который оповещает внутренние защитные механизмы и организм в целом о повреждении ДНК и необходимости ее починки или "самоуничтожения" клетки, и опубликовали результаты исследования в журнале Proceedings of the...
18-11-2013 Просмотров:9163 Новости Эволюции Антоненко Андрей
Останки собаки из штата Иллинойс (фото Del Baston / Center for American Archaeology). Споры о том, где и когда произошла доместикация собаки, продолжаются десятилетиями. Самым старым ископаемым образцам, найденным в...
03-02-2011 Просмотров:12531 Новости Палеонтологии Антоненко Андрей
Идентифицированы останки далёкого предка наиболее известных рогатых динозавров — трицератопсов и торозавров. Titanoceratops ouranous (здесь и ниже иллюстрации Николаса Лонгрича) Новый вид, названный Titanoceratops ouranous, весил едва ли не семь тонн....
04-11-2010 Просмотров:10493 Новости Палеонтологии Антоненко Андрей
Клас Пост (Klaas Post) и Эрвин Компанье (Erwin Kompanje) из Национального музея естествознания Роттердама (Natuurhistorisch Museum Rotterdam) исследовали череп неизвестного существа и пришли к выводу, что останки принадлежат...
07-09-2013 Просмотров:10426 Новости Палеонтологии Антоненко Андрей
Палеонтолог южноафриканского университета Витватерсранда, доктор Роберт Гесс описал самого первого сухопутного жителя суперконтинента Гондвана. Им оказался скорпион Gondwanascorpio emzantsiensis из девонских отложений Восточной Капской провинции. Отпечаток лапы скорпиона Ископаемый материал, на основании...
Муравьи рода Odontomachus используют свои большие челюсти, чтобы подпрыгивать в воздух и спасаться таким образом от врагов. Об этом говорят результаты наблюдений зоологов из университета Иллинойса (США), под руководством получающего…
В тропических лесах Индонезии обнаружен кривопалый геккон нового вида, которому присвоено научное название Cyrtodactylus boreoclivus. Открытие сделано в горах Фоджа, расположенных в индонезийской провинции Папуа, что в западной части острова…
Ученые обнаружили в Турции древнейшие следы пчеловодческой активности. Открытие доказывает, что пчеловодами люди стали почти сразу же после перехода к оседлому образу жизни. Об этом говорится в статье британских специалистов из…
Группа исследователей Кубы и Испании открыла 18 ранее неизвестных науке новых видов моллюсков в кубинской провинции Гуантанамо на востоке острова. Две разновидности брюхоногих обитают в местности Пунта-Калета, принадлежащей экологическому заказнику…
Снимки силлемского горного вьюрка - птицы, доказательств существования которой орнитологи не получали более 80 лет, - сделал французский фотограф-натуралист в труднодоступном районе Тибета, сообщает британская телерадиокомпания Би-би-си. Впервые ученые обнаружили силлемского…
Очередную попытку раскрыть тайны тираннозавров предпринял профессор Эрик Снивели из университета Висконсина. Он смог объяснить, почему у тираннозавра были такие маленькие передние лапы. Птицеподобный Tyrannosaurus rex. Реконструкция: Joe Harris (Byombu) Вместе…
Биологи выяснили, что укрупнение мозга у приматов связано с переходом на высокопитательную фруктовую диету. Именно это позволило нашим предкам стать более сообразительными и социально активными. К такому выводу пришли американские специалисты…
Научные сотрудники Института экологии растений и животных уральского отделения РАН озвучили результаты повторного исследования пещеры, расположенной на границе Свердловской и Челябинской областей, где в 2012 году был обнаружен зуб дикобраза…
Традиционное представление о переходе древнейших организмов от одно- к многоклеточности заключается в том, что это необратимый скачок, после которого многоклеточные организмы продолжили усложняться, оставив далеко позади одноклеточных предков. Но, как…
Вверх