Новое исследование может положить конец спорам: обнаружена последовательность лав возрастом 4,4 млрд лет, которые могут оказаться остатками первой зоны субдукции на Земле. 

Скалы острова Гуам сложены застывшей лавой, относящейся ко временам формирования Марианской впадины. Врезка демонстрирует характерные для лавы складки. (Фото Mark Reagan.) В 2008 году изучение древних лав на севере Квебека — зеленокаменного пояса Нуввуагиттук — показало, что они обладают одинаковыми геохимическими характеристиками с лавами из современных зон субдукции (например, Марианской впадины). Это означает, что они, должно быть, смешались с солёными жидкостями, которые выдавливаются в зонах субдукции — и только в зонах субдукции. Геохимия этих пород — своего рода отпечаток пальцев, позволяющий идентифицировать лавы зон субдукции.

Геологи Трейси Рашмер и Саймон Тёрнер из Маккуорийского университета (Австралия), а также их коллеги решили взглянуть на эти породы поближе и обнаружили чёткую последовательность слоёв. Геолог Марк Рейган из Айовского университета (США), несколько раз спускавшийся в Марианскую впадину (его рекорд — 6 500 м), подтвердил, что там он видел точно такую же картину. Каждый слой — определённый этап рождения зоны субдукции. 

Ключ к пониманию этого процесса заключается в том, как породы и их химия меняются с каждым последующим слоем. По мере того как океаническая плита опускается, лавы поднимаются и откладываются поверх друг друга, формируя слои вулканических пород. С возрастанием глубины тепло и давление начинают выдавливать различные элементы из плиты в виде жидкостей, которые со временем меняют химический состав лавы, обогащая её таким редкоземельным элементом, как иттербий, но в то же время обедняя ниобием. Первый слой в ряду извергается до того, как жидкости смогут выйти из плиты, но уже следующий даёт достаточное количество жидкости для появления химических признаков, характерных для зоны субдукции. Последний слой несёт огромное количество редкоземельных элементов и очень мало ниобия, после чего всякие сомнения отпадают: да, это лава зоны субдукции. 

Марианская впадина и Нуввуагиттук схожи не только геохимией. Характеристики пород меняются совершенно одинаковым образом. Но это убедило далеко не всех. Геохимик Джулиан Пирс из Кардиффского университета (Великобритания) отмечает, что зеленокаменный пояс Нуввуагиттука слишком стар. Время могло изменить его настолько, что по нему нельзя судить о происходившем 4,4 млрд лет назад. К тому же, по мнению специалиста, выявленные геохимические характеристики свойственны не только зонам субдукции. 

Авторы исследования не согласны: они считают, что тепло и давление не меняют геохимические характеристики до неузнаваемости, поэтому древность ещё не повод отказываться от попыток выяснить происхождение пород. Что до зон субдукции, то схожесть с Марианской впадиной говорит сама за себя. 

Так или иначе, но все спорщики согласны с тем, что зоны субдукции могли создавать идеальные условия для возникновения жизни. Жидкости, выделяемые пододвигающейся корой, трансформируют мантийные породы в минерал серпентин, а также порождают горячие источники на дне океана. Серпентин даёт энергию, а бор, которым изобилуют такие горячие источники, выступает стабилизатором РНК. Поэтому открытие самой древней зоны субдукции претендует одновременно на обнаружение одного из первых мест на Земле, где могла зародиться жизнь. 

Результаты исследования опубликованы в журнале Geology.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Геологи выяснили, что наша планета обзавелась твердой корой почти сразу после своего возникновения. Это значит, что Земля была пригодной для жизни уже практически изначально.

Земля 4,3 млрд лет назадРезультаты исследования, проведенного американскими учеными из Висконскинского университета, опубликованы в журнале Nature Geoscience.

Планета Земля сформировалась около 4,6 миллиардов лет назад. Считается, что долгое время она представляла собой шар из расплавленной магмы, на котором не могли существовать никакие живые организмы. Авторы статьи поставили под сомнение этот взгляд, проанализировав цирконы, извлеченные из песчаников в Западной Австралии.

Цирконы - это микроскопические кристаллики древних минералов, включенные в состав более молодых пород. С помощью уран-свинцового радиоизотопного метода исследователи показали, что возраст изученных ими цирконов составляет 4,4 миллиарда лет. Это значит, что уже тогда земная кора была частично отвердевшей.

Уран-свинцовый метод основан на том, что с течением времени изотопы урана превращаются в изотопы свинца. Ученые отмечают, что в кристаллах циркона им встретились отдельные кластеры, обогащенные изотопами свинца, что свидетельствует об их относительной «молодости». Вероятно, они попали в кристаллы при их вторичной переплавке.

«У нас нет доказательств, что жизнь существовала на Земле на первых этапах ее истории, однако теоретически ничто не мешало ей появиться уже 4,3 миллиарда лет назад», -- пояснил Джон Уэллей, соавтор статьи. По словам исследователей, земная кора отвердела вскоре после гипотетического столкновения расплавленной Земли с другим небесным телом, в результате которого появилась Луна.

Источник: infox.ru

Климат Земли не расстилал красный коврик первой многоклеточной жизни. Кембрийскому взрыву предшествовал криогений, во время которого лёд, возможно, дважды сковывал всю планету целиком. Кембрий, напротив, превратил Землю в теплицу: атмосферная концентрация углекислого газа с тех пор никогда не была настолько высокой. Затем вновь похолодало, хотя до уровня морозильника температура больше не опускалась. 

Гора Шаста в Калифорнии, входящая в систему Каскадных гор — континентальной дуги (фото NASA Earth Observatory). Кое-какие данные о тогдашней температуре и атмосферном уровне углекислого газа сохранились, но трудно сказать, по каким причинам в то время происходили изменения. Геолог Райан Маккензи из Техасского университета в Остине (США) и его коллеги попытались разобраться в свидетельствах вулканической активности того периода, ибо это основной источник CO₂ в геологической летописи. Чтобы это сделать, пришлось поискать множество иголок в самых разных стогах сена.

В магматических породах, таких как гранит и его вулканический двойник риолит, можно найти крошечные кристаллы минерала под названием циркон. Циркон — лучший друг геолога во многих отношениях. В его ловушку попадают радиоактивный уран и свинец, и по их распаду можно в точности определить возраст кристалла. К тому же это удивительно прочный минерал, способный пережить эрозию, которая разрушает многие другие кристаллы. Самая старая часть Земли из когда-либо датированных — миниатюрная крупинка циркона возрастом 4,4 млрд лет, найденная в осадочной породе, которая сформировалась «всего лишь» около 3 млрд лет назад. 

Цирконы — это летопись характеристик магматических пород, в которых они сформировались. Иными словами, они могут рассказать исследователям о вулканах, которые произвели их на свет. Поскольку вулканы вдоль зон субдукции — наиболее распространённый источник тех видов магматических пород, которые включают в себя цирконы, последние способны указать на местоположение этих вулканов, даже если с тех пор попали в осадочные породы. 

Исследователи свели результаты анализа цирконов в осадочных породах всего мира в один набор данных. Возраст цирконов говорит о том, когда континентальные дуги вулканов были активны вдоль зон субдукции. А когда вулканы работают, они не только формируют новые вулканические породы, но и извергают CO₂ и, следовательно, влияют на климат. 

Таким образом удалось обнаружить низкую активность континентальных дуг во время ледниковых периодов криогения, пик активности в кембрийском периоде и последующее снижение. Иными словами, вулканическая активность повышалась во время тёплых периодов, когда рос уровень CO₂ в атмосфере, и снижалась в холодные периоды. 

В прошлом году аналогичная корреляция была описана для мелового периода. Утверждалось, что, поскольку тектоника плит привела к более активному формированию континентальных дуг, вулканическая деятельность могла освободить CO₂ из карбонатных пород вдоль границ континентов. Вопреки предыдущим гипотезам, новая идея гласит, что континентальные дуги — более важный источник атмосферного CO₂, чем подводный вулканизм срединно-океанических хребтов. 

Когда кембрийский период подошёл к концу, сложился суперконтинент Гондвана (позднее ставший южной половиной Пангеи). Поскольку моря, разделявшие части будущей Гондваны, оказались закрыты, субдукция остановилась, и континентальные дуги утихли. 

Исследователи указывают на Гималаи как пример такого явления, но в меньшем масштабе. Индийский субконтинент был соседом Австралии, когда образовалась Пангея. Когда же она распалась, Индия пошла на север, толкая перед собой океанскую кору и создавая тем самым вулканическую дугу на переднем крае своего движения. Однако к тому времени, когда Индия столкнулась с Евразией, уже не было никакой океанской коры, поэтому субдукция не состоялась — и вулканы, некогда возвышавшиеся по обе стороны исчезнувшего моря, остались без топлива. 

Одного этого было достаточно, чтобы снизить выделение углекислого газа в атмосферу. Кроме того, сжатие континентальных плит привело к образованию горной цепи внушительных размеров, которая быстро разрушалась, и силикатные породы, распадаясь, впитывали CO₂. Результатом стало значительное уменьшение CO₂ в атмосфере. 

Собирание Гондваны было лишь одним из многих столкновений, происходивших в то время. Континентальные арки, спавшие в криогении, воспламенились, когда континенты начали двигаться друг к другу, выбрасывая в воздух CO₂ и нагревая планету. Когда континенты столкнулись, вулканическая активность прекратилась, и эрозия, возможно, помогла охладить Землю. 

Таким образом, вполне вероятно, что континентальные дуги сыграли важную роль в изменении климата в течение этого времени, то есть климатические экстремумы были неизбежным следствием тектоники плит. И, соответственно, тектоника плит определила состояние биосферы. Многоклеточные организмы впервые появляются в палеонтологической летописи в период криогения и начинают бурно развиваться с потеплением. В кембрии, однако, на пике жары происходит несколько массовых вымираний. Когда мир немного остыл, жизнь снова начала процветать и разносторонне развиваться. 

Возможно, тектоника плит и изменения климата были не только злодеями. Некоторые исследователи полагают, что эти факторы ответственны также за появление скелетов из карбоната кальция — событие, сыгравшее ключевую роль в кембрийском взрыве. 

Результаты исследования опубликованы в журнале Geology.

Североамериканский Гранд-Каньон, одна из самых заметных достопримечательностей США, оказался относительно молодым геологическим образованием — его возраст не превышает 5-6 миллионов лет, что в 8-10 раз меньше, чем считалось ранее, заявляют геологи в статье, опубликованной в журнале Nature Geoscience.

Североамериканский Гранд-КаньонГранд-Каньон, протянувшийся на 450 километров в длину, по своей сути является руслом реки Колорадо, которая ежедневно "выгрызает" и уносит около 500 тысяч тонн пород с его дна. Невероятно большая глубина этого каньона, 1,8 километра, позволяет детально изучить породы, которые сформировались за последние 2 миллиарда лет. Пока нет единого мнения о том, когда сформировался этот каньон.

К примеру, в ноябре 2012 года американские геологи обнаружили на дне Гранд-Каньона фрагменты апатита, которые свидетельствовали в пользу того, что он существовал уже 70 миллионов лет назад, во время эпохи динозавров. С этим не согласны Карл Карлстрем из университета Нью-Мехико (США) и его коллеги, считающие, что эта достопримечательность возникла всего 5-6 миллионов лет назад.

Они пришли к такому выводу, изучив схожие фрагменты апатита из разных частей Гранд-Каньона при помощи методики, измеряющей возраст пород по долям изотопов гелия, урана и тория. Геологам удалось обнаружить крайне интересную вещь — "великий каньон" формировался не как единое целое, а по частям, и является объединением нескольких более древних ущелий.

Так, два самых молодых фрагмента этого объекта, Мраморный каньон и Западный каньон, возникли недавно — примерно 5-6 миллионов лет назад. Его внутренние части, Восточный каньон и провал Урагана, оказались более древними — они сформировались почти 25-15 и 65-50 миллионов лет назад.

Тем не менее, Гранд-Каньон стал единым целым и приобрел свой современный облик лишь тогда, когда возникли его самые молодые участки. Данный факт, как считают ученые, позволяет говорить о том, что "великий каньон" почти в 10 раз моложе, чем считают многие геологи.

Источник: РИА Новости