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.
28-10-2021 Просмотров:2100 Новости Эволюции 
Антоненко Андрей
При изучении янтаря возрастом 129 миллионов лет ученые Тюменского государственного университета (ТюмГУ) сделали открытие, которое, по их словам, поможет уточнить хронологию эволюции жизни на Земле. Открытие удалось сделать благодаря прекрасной...
05-07-2017 Просмотров:5047 Новости Генетики Антоненко Андрей
У кого геном больше? Как известно, одни существа имеют более сложное строение, чем другие, а раз все записано в ДНК, то и это тоже должно быть отражено в ее коде. Получается, человек с его развитой речью...
06-07-2016 Просмотров:6338 Новости Зоологии Антоненко Андрей
Эволюционный биолог Элизабет Тиббетс (Elizabeth Tibbetts) из Мичиганского университета (США) и ее коллеги исследовали коллективное взаимодействие бумажных ос. Они увидели, что передача неточных сигналов одной из особей дорого обходится всей...
16-02-2012 Просмотров:15636 Новости Палеонтологии Антоненко Андрей
Палеонтологи определили птерозавра с самыми крупными зубами. Coloborhynchus capito (изображение Mark Witton, University of Portsmouth)К тому же Coloborhynchus capito назван крупнейшим из известных зубастых птерозавров: размах крыльев достигал семи метров. «Два первых...
16-03-2013 Просмотров:74687 Животные (Animalia) Антоненко Андрей
Оглавление 1. Общие сведения о животных 1.1. Разделение классификации животных 2. Появление и эволюция животных 2.1. Протерозой. Довендская биота. Животный мир вендского периода (эдикария) 2.2. Фанерозой. Животный мир кембрийского периода. Кембрийский взрыв 2.3. Животный мир ордовикского периода 2.4. Животный мир силурийского периода 2.5. Животный мир...
Крупнейший пример вулканизма последних 300 млн лет, возможно, не был вызван метеоритом. Расположение плато Онтонг-Ява (изображение Larry O'Hanlon / Discovery)Около 120 млн лет назад примерно на 1% поверхности Земли в течение…
Ученые выяснили, что приматы способны издавать контрастные гласные звуки — ключевой элемент человеческой речи. Это значит, что наши предки могли начать говорить намного раньше, чем предполагалось. Результаты исследования опубликованы в…
Любое насекомое, приземлившееся на листья Австралийской саррацении, моментально втягивается в «кувшинчик», где специальный коктейль из ферментов переваривает жертву. Изучая геном сарацении и сравнивая ее жидкости с другими насекомоядными растениями, исследователи…
Биологи пришли к выводу, что строение нервной системы не позволяет рыбам чувствовать боль. Такое заключение заставляет пересмотреть представления о рыбалке как об антигуманном занятии. Об этом говорится в статье, подготовленной группой…
Группа американских учёных описала 25 новых образцов Teilhardina brandti. Эти вымершие приматы ранее были известны только по нижним зубам. На этот раз в распоряжении учёных оказались фрагменты верхних зубов и…
Палеонтологи нашли на северо-западе Канады останки крайне необычного существа, похожего на "чужого" из одноименного фильма Ридли Скотта, которое может быть близким родственником предка всех пауков и клещей, говорится в статье, опубликованной в журнале BMC Evolutionary…
В экспериментах биологов из Университета Райса (США) слизевики Dictyostelium discoideum продемонстрировали фермерские способности. Плодовые тела Dictyostelium discoideum (фото Scott Solomon) Основную часть времени амёба Dictyostelium discoideum, хорошо изученный модельный организм, проводит в…
Это выявил новый метод измерения крупнейших на планете рыб, предложенный австралийскими ихтиологами. В его основе — использование фотограмметрии. Рыба-гигант в окружении исследователей (Amos Nachoum / Corbis) Китовая акула (Rhincodon typus)…
Через несколько дней после того как об этом узнал и заговорил весь мир, пресс-служба ФГБУ «Арктический и антарктический научно-исследовательский институт» изволила опубликовать официальное заявление начальника Российской антарктической экспедиции Валерия Лукина…
Вверх