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.
19-08-2013 Просмотров:9110 Новости Эволюции 
Антоненко Андрей
Секрет эволюционного успеха современных птиц кроется не только в крыльях. Как установили палеонтологи, заселить самые разные экологические ниши на всех континентах пернатым помогла удивительная эволюционная пластичность задних конечностей. Ноги помогли птицам...
07-03-2017 Просмотров:6273 Новости Эволюции Антоненко Андрей
Ученые выяснили, что всплеск разнообразия кальмаров и других головоногих моллюсков, лишенных раковины, пришелся на вторую половину мезозоя. Причиной этого стала усилившаяся конкуренция с костистыми рыбами. К такому выводу пришли генетики из...
25-01-2011 Просмотров:11382 Новости Микробиологии Антоненко Андрей
Раппемонады — новооткрытая группа водорослей, живущих и в пресных, и в соленых водоемах. Они легко могут адаптироваться к новым условиям, когда мировой океан станет более пресным. Раппемонады из северной части Тихого...
24-02-2021 Просмотров:2489 Новости Антропологии Антоненко Андрей
Британские генетики сообщили о завершении масштабного исследования по изучению вирусного разнообразия кишечного микробиома человека. Результатом работы стала идентификация около 140 тысяч видов вирусов, обитающих в кишечнике, более половины из которых...
10-05-2011 Просмотров:12749 Новости Ботаники Антоненко Андрей
Британские ботаники из комплекса Королевских ботанических садов в Кью нашли в горах на востоке Бразилии необычное растение с тонкими серебристо-серыми листьями. Находка получила статус нового вида. Энхолириум (Encholirium)Новый вид растения...
Исследователь Джейсон Прентис (Jason Prentice) из Принстонского университета в Нью-Джерси (США) и его коллеги выяснили, что нейроны человеческого глаза обладают естественной способностью корректировать ошибки в сборном сигнале, который они посылают…
Голые землекопы, "бессмертные" африканские грызуны, могут переживать до 20 минут полного лишения кислорода благодаря способности их клеток использовать чистую фруктозу для обеспечения себя энергией, что роднит их с растениями, говорится в статье, опубликованной в журнале…
В последнее время стало выясняться, что внутреннее ядро Земли устроено сложнее, чем считалось, но ни одна из новых моделей пока не смогла объяснить странное поведение проходящих через него сейсмических волн.…
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…
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…
Группа исследователей Северо-Восточного федерального университета имени Максима Аммосова во время экспедиции обнаружила в Усть-Янском районе Якутии "живые клетки" мамонта, которые могут быть использованы для клонирования доисторического животного, сообщил РИА Новости…
Как и положено архаичным древним хищникам, крокодилы, в том числе и ныне живущие, обладают довольно простыми и примитивно устроенными зубами. При ближайшем рассмотрении они напоминают колышки разной длины и диаметра,…
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…
Геолог Грант Янг (Grant Young) из Университета Западного Онтарио (Канада) представил необычную концепцию, которая, по его мнению, объясняет и некоторые загадки докембрийской геологии Земли, и скачок в развитии живой природы, произошедший в…
Вверх