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.
17-12-2012 Просмотров:10571 Новости Метеорологии 
Антоненко Андрей
Теплая "шуба" из углекислоты в атмосфере Земли в архейскую эру, оберегавшая ее от превращения в ледяной шар и создававшая комфортные условия для зарождения жизни, должна была быть в семь раз...
22-06-2016 Просмотров:6189 Новости Окенологии Антоненко Андрей
Группа ученых из Технологического института Джорджии (США), Университетского колледжа Дублина (Ирландия) и института FEMTO-ST (Франция) проанализировала и объяснила природу аномальных волн — гигантских одиночных волн, появляющихся на глубокой воде будто...
25-03-2015 Просмотров:7311 Новости Палеонтологии Антоненко Андрей
Палеонтологи раскопали в Португалии кладбище древних амфибий, внешне напоминающих саламандр. Эти существа, жившие на заре эры динозавров, по размерам были сопоставимы с небольшими автомобилями. Об этом говорится в статье шотландских специалистов...
12-03-2013 Просмотров:11258 Новости Цитологии Антоненко Андрей
Когда в организме появляется бактерия или вирус, перед В-клетками встаёт сложная задача: нужно создать антитела-иммуноглобулины, которые связывали бы вторгшийся патоген с максимальной эффективностью. Проблема в том, что вирусов и бактерий...
24-01-2013 Просмотров:10561 Новости Антропологии Антоненко Андрей
Международная группа исследователей секвенировала ядерную и митохондриальную ДНК из ноги раннего современного человека из пещеры Тяньюань, расположенной неподалёку от Пекина (КНР). Нога, которая дала генетический материал (фото MPI for Evolutionary Anthropology)Анализ...
Считается, что юную Землю наполняла горячая вода, но два исследования, результаты которых были представлены на конференции Американского геофизического союза, показали, что в действительности на планете было даже холоднее, чем сейчас. Сурикат…
Международная группа исследователей сделала невероятно редкое открытие нового для науки вида, родственного крабам, омарам и креветкам. Животное длиной около 10 мм исключительно хорошо сохранилось: до наших дней дошёл не только…
Палеонтологи обнаружили в США новую ископаемую биоту, относящуюся к самому началу триаса. Судя по ее разнообразию, великое вымирание в конце пермского периода было не столь катастрофичным, как считалось ранее. Об этом…
Для понимания ситуации на поверхности экзопланеты важно не только то, близка ли она к светилу, значение имеет и её атмосфера: скажем, при её плотности в пять раз выше земной и…
Рыба голомянка-лира с запутанными отметинами на каждой чешуйке, лягушка с грубой кожей шоколадного цвета, новый вид имбиря и еще более двух десятков видов флоры и фауны были обнаружены в Мьянме после…
Пыль из Сахары охлаждает Иберийский полуостров. К такому выводу пришли ученые из университетов Экстремадуры (Бадахос, Испания) и Эворы (Португалия) в ходе совместного исследования, подробные результаты которого изложены в статье в…
В том, как протекало мел-палеогеновое вымирание, много странностей — так много, что нарисовать непротиворечивую картину происходившего 65,5 млн лет назад никак не удаётся. На несколько часов Земля как будто вернулась в…
Папа Римский Франциск рассказал, что между христианским учением, теорией эволюции и современной космологией нет противоречия. Папа Франциск заявил о своем согласии с теорией эволюции Такое заявление он сделал, выступая в Папской…
Коричневая бойга преодолевает воздушные зазоры длиной до полутора метров по горизонтали и свыше двух метров по вертикали. Коричневая древесная змея (коричневая бойга) появилась на небольшом тихоокеанском острове Гуам около 70 лет…
Вверх