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.
01-06-2018 Просмотров:2888 Новости Палеонтологии 
Антоненко Андрей
Палеонтологи Саратовского государственного технического университета имени Гагарина Ю.А. (СГТУ) обнаружили кости черепа и пластины панциря мезозойской морской черепахи протостеги (Protostega). Это произошло во время масштабных раскопок в Саратовской области. Пластина панциря протостегиПротостега – гигантская...
26-01-2018 Просмотров:3899 Новости Зоологии Антоненко Андрей
Ученые из нескольких китайских университетов изучили, как губчатая многоножка под названием китайская рыжая сколопендра (Scolopendra subspinipes mutilans) убивает своих жертв, часто в десятки раз превосходящих ее по размерам. Все дело...
15-10-2012 Просмотров:12539 Новости Метеорологии Антоненко Андрей
Среди новостей о нагревающейся планете, тающем морском льде и росте уровня моря внезапно появился лучик света: этой зимой (в Южном полушарии) морской лёд Антарктики заметно увеличил вою площадь. Область распространения морского...
07-11-2010 Просмотров:11810 Новости Экологии Антоненко Андрей
Уникальная пустыня Намиб, расположившаяся прямо на берегу Атлантического океана, сформировалась благодаря пескам реки Оранжевая. Она так и росла с юга на север вдоль побережья. Пустыню Намиб породили река и течение...
17-12-2010 Просмотров:10874 Новости Геологии Антоненко Андрей
Древние шлаки свидетельствуют о том, что магнитное поле Земли отличается большей изменчивостью, чем учёные могли себе вообразить. Пустыня Арава и долина Тимна (фото Chadica) Геомагнитное поле возникает в результате движения расплавленного...
В Арктике, возможно, обнаружена древнейшая порода Земли. Редкие образцы были обнаружены на архипелаге Баффинова Земля (Канада). Фото Мcgill.ca За миллиарды лет практически весь первоначальный материал, из которого была создана наша планета,…
Ученые из США и Канады выяснили, что появление в процессе эволюции эусоциальности у общественных насекомых, судя по всему, происходило разными путями. В качестве доказательства они представили модель изменения геномов у…
Оказывается, уровень болевых ощущений можно определить по выражению «лица» животного. Изменение формы носа и щёк у кролика, испытывающего боль (здесь и ниже фото авторов исследования)Животные, как и человек, могут испытывать боль,…
Изучение регенерации планарии поможет на генетическом уровне разобраться в механизмах регенерации тканей человека, считают ученые. Планария (фото Википедия)Человек не умеет самостоятельно отращивать себе части тела, а плоский червь планария делает это…
Палеонтологи обнаружили первое ископаемое свидетельство паразитирования «зомбирующего» гриба на муравьях. Оказалось, что грибы впервые овладели мозгом муравьев десятки миллионов лет назад. Об этом говорится в статье американских и немецких ученых, опубликованной в журнале…
Что такое природоохранные зоны? К природоохранным зонам (особо охраняемым природным территориям - ООПТ) относятся территории требующие особой охраны в следствие своих природных, научных, рекреационных, культурных и других особенностей. Сейчас в мире существует около…
Анализ структуры скорлупы яиц около 30 видов крупных и небольших динозавров показал, что некоторые из них не закапывали свои яйца в теплый песок, как это делают крокодилы, а откладывали их в открытые гнезда и, предположительно, высиживали их, говорится…
Спелеологи помогли зоологам изучить ногохвосток, обитающих в пещерах Маэстразго в Иберийских горах. Пещерный образ жизни спасает этих существ от сурового климата высокогорья. pygmarrhopalites maestrazgoensis, новый вид ногохвосток, описанный испанскими ученымиРезультаты исследования,…
Ученые обнаружили, что Европа медленно сползает под Африку. Это открытие ставит под сомнения предыдущие расчеты специалистов по глобальной тектонике — прежде считалось, что именно Черный континент ведет "подкоп" в Средиземноморском…
Вверх