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.
03-12-2016 Просмотров:6258 Новости Палеонтологии 
Антоненко Андрей
Происхождение китового уса интриговало биологов со времен Чарльза Дарвина – слишком уж необычно выглядит зубной аппарат усатых китов, и понять, как он появился, ученые довольно долго не могли. Ясность в...
12-10-2013 Просмотров:8544 Новости Зоологии Антоненко Андрей
Растения, грибы и некоторые насекомые и черви используют для защиты от вирусов своеобразную защиту: когда в клетке появляется вирусная РНК, специальный фермент разрезает её на множество мелких фрагментов, согласно шаблону,...
14-10-2013 Просмотров:9161 Новости Палеонтологии Антоненко Андрей
На Зеленом континенте ударными темпами движутся исследования зауроподов. По итогам раскопок последнего десятилетия к уже описанным оттуда четырем видам должны прибавиться еще несколько. Об одном из них рассказал на 14-ой...
07-03-2013 Просмотров:12138 Новости Зоологии Антоненко Андрей
Чем больше родители заботятся о ребёнке, чем больше вкладывают в его здоровье и образование, тем вероятнее, что ребёнок сможет многого добиться, когда вырастет. Нечто подобное можно наблюдать и в животном...
05-02-2019 Просмотров:2939 Новости Палеонтологии Антоненко Андрей
Останки нового вида динозавров, которые отпугивали хищников с помощью длинных шипов на спине, обнаружили в Аргентине, сообщает интернет-портал Phys.org со ссылкой на исследователей. Сотрудник CONICET Пабло Галлина на фоне реконструкции скелета...
Если каракатица видит незавершённый рисунок, то она представляет, как рисунок должен выглядеть, и дорисовывает его в своей маскировке. Каракатица, имитирующая крупногалечный рисунок (фото авторов исследования)Глядя на неумелый детский рисунок, мы всё…
Команда специалистов из Университета Огайо (США) под руководством Эрика Лунда (Eric Lund) на территории американского Государственного заповедника Гранд Стаеркас-Эскалант в штате Юта нашла ранее неизвестного динозавра. Он получил название Machairoceratops cronusi. Результаты исследования опубликованы в…
Клюв работает у пернатых этаким радиатором: у особей, живущих в жарких областях, он почти вдвое увеличивается в размерах и служит для охлаждения тела — подобно ушам у зайца или вываленному…
24 сентября на западе Пакистана произошло землетрясение магнитудой 7,7. Погибло более 260 человек, сотни тысяч остались без крова. Одновременно у берегов страны со дна моря поднялся остров, который сразу же…
Ленивцы отличаются от прочих млекопитающих в первую очередь тем, что их шея содержит самое большое среди представителей этой группы число позвонков. А у ламантинов ситуация другая — число их шейных…
Летучие мыши, откликающиеся на имя большие мышехвосты, как и многие их сородичи, впадают в зимнюю спячку, для чего в течение лета активно накапливают жировые запасы. Однако и запасы эти, и способ…
Яйцам морских птиц приходится выдерживать воистину экстремальные условия: они лежат на голых камнях, воздух вокруг насыщен солёной водой, а камни и земля рядом испачканы птичьим помётом. Очевидно, у яиц должны…
Ученые узнали, почему трехпалые ленивцы спускаются с деревьев для дефекации. Оказалось, что эта опасная привычка объясняется их симбиотическими отношениями с молью и водорослями. Трёхпалый ленивецРезультаты исследования, проведенного американскими специалистами из Висконсинского…
Загадочный "горб" на экваторе Луны указал на то, что Земля была лишена океанов из жидкой воды на протяжении первых 400-500 миллионов лет своего существования, что накладывает серьезные ограничения на время зарождения жизни, говорится в статье, опубликованной…
Вверх