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.
23-12-2016 Просмотров:6073 Новости Зоологии 
Антоненко Андрей
Биологи пересчитали насекомых, которых проносятся в небе над нашими головами. Оказалось, что по своей совокупной биомассе они оставляют позади даже перелетных птиц. К такому выводу пришли китайские и британские ученые, чья...
12-03-2014 Просмотров:8085 Новости Зоологии Антоненко Андрей
Супружеский каннибализм пауков не новость давно, и, как считается, самка съедает своего ухажёра для того, чтобы пополнить запас энергии перед кладкой яиц. Однако зоологи продолжают выяснять новые подробности, касающиеся этого...
19-10-2012 Просмотров:11794 Новости Технологии Антоненко Андрей
Радиоуглеродный метод позволяет определить возраст органического материала — по сути, всего, что некогда было живым. В его основе — углерод-14, радиоактивный изотоп, который, в отличие от более стабильных форм углерода,...
06-04-2011 Просмотров:15581 Новости Зоологии Антоненко Андрей
Пятнистые саламандры оказались не вполне животными. В клетках их организма ученые обнаружили… водоросли. Возможно также, что в подобном симбиозе живут лягушки, моллюски и даже рыбы. Пятнистая саламандра (Ambistoma maculatum)Исследователи из...
27-01-2016 Просмотров:7101 Новости Зоологии Антоненко Андрей
Удильщики не только претендуют на звание самых жутких рыб на всей планете, но и могут похвастаться самым безумным способом спаривания из всех существующих. Самец, размером в десять раз меньше самки, вгрызается в неё, а затем буквально врастает в её тело, становясь...
Ученые обнаружили в куске бирманского янтаря возрастом 100 млн лет ископаемое насекомое с уникальным строением ротового аппарата. Возможно, оно высасывало кровь из амфибий. Об этом говорится в статье Владимира Макаркина из…
Каори Мизуно (Kaori Mizuno) и его коллеги из университета перспективных исследований в Хаяма (Япония) записали на видео и описали оригинальный способ, которым пользуются азиатские слоны, чтобы добраться до труднодоступной пищи.…
Недавно немецкие ученые открыли, что у морских котиков имеются дополнительные глаза. И находятся они на кончиках их… усов. С помощью этих органов, называемых вибриссами, тюлени могут воспринимать колебания воды, сообщающие…
Широколобка каменная - Paracottus kneri Представители семейства являются коренными обитателями оз. Байкал, впоследствии проникли в Братское водохранилище, а уже оттуда в Ангару. В настоящее время встречаются в нижнем течении Ангары…
Проанализировав данные, собранные спутниками «Пионер-Венера» и «Венера-экспресс», ученые показали, что на Венере периодически происходят извержения вулканов, которые меняют состав ее атмосферы. Результаты исследования, проведенного тремя французскими специалистами из лаборатории LATMOS совместно…
Титан — это один из самых загадочных объектов Солнечной системы. Уже давно ученые выдвигают предположения о том, что на этом спутнике Сатурна, возможно, существует примитивная жизнь. Недавнее открытие американскими астрономами…
Как показало новое моделирование верхней атмосферы Плутона, она простирается так далеко от планеты, что отдельные бродячие молекулы могут долетать даже до Харона. Толщина атмосферы карликовой планеты оценена примерно в 10…
Как ни странно, да. Количество полов у одноклеточной инфузории Tetrahymena thermophila достигает семи, и каждый... может «иметь дело» с любым другим. Инфузория тетрахимена «какого-то-там» пола (фото wcityw) Tetrahymena thermophila относится к…
Большинство биологов считает, что близкородственное скрещивание эволюционно невыгодно, поскольку понижает генетическое разнообразие потомков. Однако иногда подобное скрещивание может, наоборот, принести пользу популяции. Считается, что именно привычка к близкородственным бракам помогла…
Вверх