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.
12-07-2013 Просмотров:9154 Новости Геологии 
Антоненко Андрей
Ричард Холм (Richard Holme) из Ливерпульского университета (Великобритания) и его коллеги измеряли колебания в длительности дня с 1969 года — с того времени, когда наука начала регистрировать так называемые геомагнитные...
26-11-2010 Просмотров:10613 Новости Экологии Антоненко Андрей
За последние 25 лет температура воды в 167 озерах по всему земному шару повысилась. Правда, растет температура в разных полушариях очень неравномерно. Озера теплеют быстрее климата Специалисты из Калифорнийского технологического университета...
22-02-2013 Просмотров:12263 Новости Эволюции Антоненко Андрей
Одна мутация в гене, управляющем ростом костных и зубных тканей, появившаяся в геноме предков китов и дельфинов примерно 30 миллионов лет назад, лишила их резцов, клыков и моляров и сделала...
01-03-2014 Просмотров:8322 Новости Эволюции Антоненко Андрей
Миллионы лет назад на Земле внезапно возникло множество новых видов живых существ, от членистоногих до иглокожих. Этот феномен назвали кембрийским взрывом, и учёные до сих пор пытаются найти ему объяснение. Одним...
21-08-2012 Просмотров:12520 Новости Зоологии Антоненко Андрей
В пещерах и лесах тихоокеанского побережья США нашли новое семейство пауков, представители которого достигают 4 см и несут на лапках исключительно огромные когти. Паук Trogloraptor marchingtonИсследователям из Калифорнийской академии наук ...
Австралийские ехидны не только размножаются прямо во время спячки. Ученые пришли к выводу, что у самки при этом несколько половых партнеров. Австралийская ехидна Джемма Морроу (Gemma Morrow) и Стюарт Николь…
Ученым впервые удалось увидеть, как глубоководный кальмар «рыбачит» при помощи своего длинного щупальца. Его вершина движется совершенно независимо от владельца и приманивает добычу. Кальмар Grimalditeuthis bonplandiОписание наблюдений, сделанных американскими специалистами из…
Канадские палеонтологи описали нового динозавра, жившего в конце мелового периода на современной территории этого государства. Животное размером с человека принадлежит к самому интеллектуальному среди древних ящеров семейству Troodontidae. Albertavenator curriei. Реконструкция:…
В тропических лесах Индонезии обнаружен кривопалый геккон нового вида, которому присвоено научное название Cyrtodactylus boreoclivus. Открытие сделано в горах Фоджа, расположенных в индонезийской провинции Папуа, что в западной части острова…
На примере деревенских ласточек ученым удалось показать, зачем животным нужен пигмент феомеланин, отвечающий за красный цвет в окраске. Оказалось, что он помогает справиться с избытком аминокислоты цистеина. ЛасточкаРезультаты исследования, выполненного французскими…
Весной 2014 года палеонтолог-любитель из Владивостока Игорь Борисов собирал окаменелости на острове Русский (Приморский край). Среди его находок оказались и фрагменты челюстей морской рептилии со своеобразными зубами. Ихтиозавр Phalarodon. Реконструкция: Н.Г.…
Палеонтологи рассказали об окаменевшей семье рептилий, которая была найдена на территории Китая. Это древнейшее свидетельство заботы диапсидных рептилий о своем потомстве. Семейка рептилийОписание находки, подготовленное японскими, американскими и китайскими специалистами, опубликовано в журнале…
Обладателями мужского полового органа первоначально были все птицы, но потом большинство пернатых от него отказались — за исключением страусов, уток и некоторых других видов. Африканские страусы — счастливые обладатели мужского полового…
Однолетний лед в Арктике стал еще на 20−30 сантиметров тоньше, чем в 2009 и 2010 году. Этот вывод сделали ученые на основе измерения льда с самолета и со спутника. АрктикаИсследовательский самолет…
Вверх