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.
13-01-2014 Просмотров:9817 Новости Палеонтологии 
Антоненко Андрей
Дальние предки нелетающей птицы киви жили в Австралии и перебрались на острова Новой Зеландии более 20 миллионов лет назад. К таким выводам пришли австралийские палеонтологи, изучающие окаменелости древних киви, найденные...
17-06-2016 Просмотров:7405 Новости Зоологии Антоненко Андрей
Биологи открыли бактерий, которые подчистую уничтожают самцов златоглазок в выводке, из-за чего на свет появляются только самки. От полного исчезновения мужского пола этих насекомых может спасти только антибиотик. ЗлатоглазкаК такому выводу...
16-10-2012 Просмотров:10405 Новости Геологии Антоненко Андрей
12 октября возобновилась программа НАСА Operation IceBridge, и исследователи всего мира устремили свои взоры на шельфовый ледник Пайн-Айленд в Антарктиде, где находится крупный разлом, измеренный в ходе прошлогодней кампании. Безоблачное небо...
24-03-2016 Просмотров:6996 Новости Астрономии Антоненко Андрей
Планетологи выяснили, что за время космической эволюции ось вращения Луны значительно сместилась. Это значит, что когда-то она была повернута к Земле не совсем той стороной, что сейчас. Запасы льда на современных...
18-05-2015 Просмотров:8462 Новости Зоологии Антоненко Андрей
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...
Подобно фермерам-людям, муравьи-листорезы (Leafcutter ant) выращивают свои грибковые сады не без помощи азотофиксирующих бактерий. Это открытие группы учёных, возглавляемой профессором Кэмероном Карри (Cameron Currie) из университета Висконсина в Мэдисоне, заставляет…
Все крокодилы обладают своеобразными поверхностными рецепторами, которые располагаются у них на голове. Кроме того, они размещаются в роговых щитках, покрывающие всё тело животного. Эти щитки состоят из кератина, кроме того,…
Детальные исследования окаменелости из Венгрии, которую первоначально считали древней каракатицей, показали, что на самом деле отпечатки принадлежат представителю семейства кальмаров-вампиров. Возраст окаменелости составляет 23-34 миллиона лет, и это первая находка,…
Исследователи выяснили, что нейроны головного мозга взаимодействуют между собой легче и надёжнее, если они входят в группы по 40–50 клеток. Нейронная сеть (фото Eran Lahav)Среди исследователей головного мозга бытует мнение, что…
Впервые в желудке динозавра обнаружены останки птицы. Динозавр с птичкой внутри (здесь и ниже изображения авторов работы)Палеонтологи давно подозревали, что птицы входили в рацион хищных динозавров, но доказательств не хватало. Пробел…
Палеонтологи откопали в Германии одного из древнейших предков черепах. Находка является промежуточным звеном, которое позволяет проследить, как формировался панцирь этих рептилий. Предок черепахК такому выводу пришли немецкие и американские ученые, чья статья опубликована…
Генетические данные говорят о том, что черепахи произошли от общего предка птиц и крокодилов, а не от более древних групп рептилий. Эволюционные корни черепах долгие годы занимают ученых. Согласно данным палеонтологов…
Астрономам удалось зафиксировать редчайшее космическое явление – "звездотрясение" (starquakes, по аналогии с землетрясением) магнетара, особого типа нейтронной звезды, обладающей самым сильным магнитным полем во Вселенной, пишет NASA. Художественная визуализация разрыва в коре магнитараМагнетар –…
Чтобы ненароком не съесть ядовитую амфибию, летучие мыши выработали комплексную стратегию охоты, с оценкой размера добычи с помощью эхолокации и химическим анализом на ядовитость. Бахромчатогубые листоносы, живущие в американских тропических лесах,…
Вверх