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.
01-09-2011 Просмотров:9652 Новости Астрономии 
Антоненко Андрей
Каменистый землеподобный мир кружит вокруг оранжевого карлика в 36 световых годах от нас в созвездии Паруса. Сила тяжести на поверхности этой планеты всего в 1,4 раза выше земной, а главное...
19-09-2012 Просмотров:13835 Новости Зоологии Антоненко Андрей
Чтобы избежать растворения азота в крови, морские львы при погружении перегоняют запас воздуха из альвеол в трахеи, где газообмен с кровью невозможен. Когда приходит время всплывать, животные гонят воздух назад,...
27-09-2013 Просмотров:9142 Новости Метеорологии Антоненко Андрей
Специалисты по климатическому моделированию обожают воспроизводить интересные периоды в истории земного климата — и чтобы изучить, как в то время обстояли дела, и ради проверки самих моделей. Одна из таких...
11-11-2012 Просмотров:13737 Рыбы Енисея Антоненко Андрей
Карась серебряный, завезенный из бассейна р. Амура, был выпущен в степные и лесостепные озера юга края в 1960-1964 гг. В этих озерах произошло постепенное замещение привозным серебряным карасем местного карася...
21-10-2016 Просмотров:5997 Новости Зоологии Антоненко Андрей
Ученые из Сиднейского университета (Австралия) синтезировали белок, имитирующий белок молока тасманийского дьявола, обладающий свойствами антибиотика. При этом вещество активно даже против бактерий, обладающих резистентностью к традиционным антибиотикам. Статья опубликована в...
Дальний предок омаров и скорпионов, живший в кембрийском периоде, получил название Kooteninchela deppi в честь голливудского актера Джонни Деппа. Увековечить свое имя в анналах истории артисту помогла одна из его…
Традиционное представление о переходе древнейших организмов от одно- к многоклеточности заключается в том, что это необратимый скачок, после которого многоклеточные организмы продолжили усложняться, оставив далеко позади одноклеточных предков. Но, как…
Ученые из Новосибирского государственного университета (НГУ) и Института нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН подтвердили гипотезу о существовании палеоконтинента Арктиды на месте Северного ледовитого океана, сообщает пресс-служба университета со ссылкой на публикацию в журнале Precambrian…
Безобидные рыжие муравьи, живущие в лесах Флориды, оказались тайными "охотниками за головами". Они убивают более крупных муравьев при помощи "плевков" кислоты и коллекционируют их черепа в своих муравейниках, пишет натуралист, опубликовавший статью в журнале Insectes Sociaux. Флоридский…
Специалистам удалось описать удивительный феномен – животное-симбионт, которое подобно растению питается при помощи фотосинтеза. Об открытии сообщили биологи из университета Южной Флориды (USF) на ежегодном собрании Общества по интегративной и…
Ученые выяснили, что Панамский перешеек мог возникнуть значительно раньше, чем принято считать. Об этом свидетельствуют генетические различия между кочевыми муравьями, населяющими Южную и Северную Америки. Панамский перешеекК такому выводу пришли американские…
У разных животных в ходе эволюции, бывает, возникают сходные черты — в этом случае говорят о конвергентной эволюции, которая происходит из-за сходных экологических условий. Один из самых известных примеров: пингвин и…
Палеонтологи выяснили, что древняя «змея» с четырьмя укороченными ногами, найденная в Бразилии, в действительности является морской ящерицей. Об этом свидетельствует строение ее зубов и содержимое желудка. Такой вывод канадские ученые Майкл…
Свидетельства такого поведения ученые наблюдали как у древних существ, так и у современных. Очередь из трилобитовНайденные в Марокко отпечатки тел примитивных членистоногих существ — трилобитов — указали на то, что те умели координировать свои действия с сородичами,…
Вверх