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.
28-06-2013 Просмотров:10621 Новости Окенологии 
Антоненко Андрей
Учёные Дальневосточного отделения РАН вернулись во Владивосток из экспедиции в Охотском море на научно-исследовательском судне «Академик Лаврентьев», в ходе которой были обнаружены уникальные глубоководные сообщества морских организмов в районах метановых...
21-07-2013 Просмотров:9291 Новости Эволюции Антоненко Андрей
Новые виды могут появиться благодаря географическим и экологическим барьерам, которые разделяют прежде единую популяцию. Особи из одной части популяции не могут пересечь, к примеру, реку, чтобы смешать свои гены с...
20-10-2017 Просмотров:3613 Новости Палеонтологии Антоненко Андрей
Палеогенетики впервые извлекли обрывки ДНК из костей двух видов саблезубых кошек и выяснили, что их общий предок с домашними "мурками" жил примерно 20 миллионов лет назад, и что они вымерли совсем недавно, говорится в статье,...
11-01-2017 Просмотров:6089 Новости Эволюции Антоненко Андрей
Первые ретровирусы, в том числе и "предки" вируса иммунодефицита человека, появились на Земле около 500 миллионов лет назад, примерно на 200-300 миллионов лет раньше, чем считали специалисты, заявляют ученые в статье, опубликованной в журнале Nature Communications. "Мы...
17-05-2013 Просмотров:9863 Новости Палеонтологии Антоненко Андрей
По результатам раскопок в Танзании группа американских палеонтологов обнаружила общего предка двух групп приматов – обезьян Старого Света (мартышки, бабуины, макаки и др.) и человекообразных, пишут корреспонденты электронной версии журнала...
Международная группа биологов под руководством Балдомеро Оливера (Baldomero Olivera) исследовала механизм, благодаря которому часть моллюсков-конусов научилась охотиться на рыбу — при том, что сами они передвигаются крайне медленно. Результаты исследования ученые опубликовали в журнале PNAS. Охота…
Палеоботаники впервые изучили внутреннее строение семян древнейших цветковых растений. Полученные результаты доказывают, что на заре эволюции цветковые были низкорослыми травами, которым приходилось ютиться на неблагоприятных участках земли с резко меняющимися…
Палеонтологи обнаружили в отложениях каменноугольного периода насекомое с прицепившимся к нему клещом. Открытие доказывает, что клещи стали пользоваться другими организмами для расселения уже на первых этапах своей эволюции. Насекомое с прицепившимся…
Давно известно, что некоторые движения насекомые могут выполнять без мышц — благодаря пружинящим свойствам конечностей. Так, кузнечики и блохи во время прыжка используют потенциальную энергию, запасённую в связках и сухожилиях,…
Ученые обнаружили окаменелости самого древнего из известных предков современных осьминогов, кальмаров и других головоногих моллюсков, жившего более 500 миллионов лет назад, что позволяет судить о скорости эволюции и появлении новых…
Короткая последовательность ДНК превращает бактерии, живущие в нематодах, в грозное биологическое оружие — а потом вновь делает из них кротких симбионтов. Такой же механизм может работать у кишечных патогенов, которые…
Биологи выяснили, что стрижи буквально не вылезают из воздушного пространства – за исключением двухмесячного периода размножения, всё остальное время они практически никогда не садятся на землю. К такому выводу пришли шведские…
Группа европейских и японских палеонтологов нашла первые доказательства того, что навоз динозавров представлял значительный интерес для мезозойских насекомых. Таким образом, становится более понятным, куда девались гигантские массы навоза зауропод и…
Китайские ученые расшифровали геном лучеперой рыбы, обитающей в самом глубоком месте Мирового океана — Марианском желобе. Чтобы выдерживать давление, в сотни раз превышающее атмосферное, и полное отсутствие света, ее организм…
Вверх