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.
04-03-2016 Просмотров:6661 Новости Микробиологии 
Антоненко Андрей
Ученые выяснили, что некоторые разновидности вирусов обладают таким же типом иммунной системы, как и бактериальные клетки. Это делает их почти неотличимыми он настоящих живых организмов. К такому выводу пришли французские вирусологи,...
20-11-2013 Просмотров:8441 Новости Палеонтологии Антоненко Андрей
В геноме вымершего вида — денисовца — обнаружены необычные кусочки ДНК, которые, по-видимому, достались ему от какой-то другой группы. Денисова пещера (фото РИА Новости / SPL). Возможно, это свидетельство существования совершенно...
01-02-2013 Просмотров:11126 Новости Технологии Антоненко Андрей
Компания Google продолжает публиковать панорамные снимки природных достопримечательностей. На этот раз веб-корпорация предлагает полюбоваться красотами Гранд-Каньона — одного из глубочайших каньонов на Земле. Панорамные снимки Гранд-Каньонар Гранд-Каньон находится на территории одноимённого национального...
23-08-2013 Просмотров:8868 Новости Палеонтологии Антоненко Андрей
Китайские палеонтологи описали самых древних насекомых, щеголявших перед самками гипертрофированными мужскими половыми органами. Как оказалось, увеличивать гениталии в ущерб мобильности некоторые группы начали еще в юрском периоде. Современная скорпионница Panorpa dubia У...
22-08-2012 Просмотров:13866 Новости Геологии Антоненко Андрей
«Многие думают, что пришёл дьявол. Некоторые считают, что это начало конца света». Для Джорджа Генриха Криста, который написал это 23 января 1812 года, землетрясения, разорвавшие долину реки Миссисипи, были...
Исследователи из Института естествознания Макса Планка (Германия) обнаружили следы молочного белка в налете на зубах древних людей, похороненных в курганах, которые люди соорудили примерно в 1300 году до нашей эры,…
В Енисее осетр является пресноводной рыбой. Представлен двумя формами - немногочисленной жилой и полупроходной. По внешнему виду различить эти две формы почти невозможно. Жилой осетр в Енисее распространен до г.…
Перед вами реконструкция двухголовой ящерицы Hyphalosaurus lingyuanensis из нижнемеловых отложений Китая. Среди ныне живущих рептилий такая аномалия развития встречается нечасто, а среди ископаемых позвоночных это и вовсе единственный пример. Двухголовая ящерица Hyphalosaurus lingyuanensisКитай известен…
Нет нужды описывать, как человеческая деятельность меняет окружающую среду. Дома, дороги, города — всего этого природа никогда не видела. Но стоит также помнить о том, что все эти изменения начались…
В промежутке между двумя мощными оледенениями в морях обитали одноклеточные организмы. Они спасались от холода и хищников при помощи раковины-панциря. Ученые считают, что эти организмы были похожи на современных раковинных…
На глубине одного километра под Чесапикским заливом сотрудники Геологической службы США обнаружили остатки Североатлантического моря, существовавшего в этих местах в раннем меловом периоде. Вероятно, оно является старейшим на нашей планете…
Обычная омела, символ католического Рождества, оказалась уникальным представителем царства растений, который не умеет расщеплять сахара при помощи кислорода и использовать их энергию для производства клеточной "энерговалюты", заявляют ученые в статье, опубликованной в журнале Current Biology. Обыкновенная омела"Наши…
Небольшие хищные динозавры, жившие в конце мелового периода, откладывали яйца, напоминающие яйца современных куриц. Испанские палеонтологи нашли яйца необычной для динозавров ассиметричной формы, что является еще одним свидетельством близкого родства птиц…
Хотя змеи и ящерицы принадлежат к одному отряду чешуйчатых, они отличаются очевидным аспектом: у змей нет конечностей. Ученые изучили генетические изменения, которые привели к этой разнице, и проанализировали деградацию глаз у некоторых подземных животных. «Наша работа состояла…
Вверх