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.
03-06-2015 Просмотров:8068 Новости Палеонтологии 
Антоненко Андрей
Палеонтологи обнаружили в Бразилии прекрасно сохранившийся скелет вымершей птицы размером с колибри. Находка позволила реконструировать строение перьев птиц, господствовавших в небе в эпоху динозавров. Об этом говорится в статье аргентинских специалистов...
07-04-2011 Просмотров:11972 Новости Экологии Антоненко Андрей
За последние пятнадцать лет уровень воды в Байкале заметно упал. Это всерьез беспокоит экологов и ученых. Сейчас они пытаются выяснить причины обмеления самого глубокого озера на планете и составить для...
05-02-2012 Просмотров:11377 Новости Микробиологии Антоненко Андрей
На дне впадин в окрестностях Багамских островов, кои принято называть голубыми дырами, обнаружена богатая микробная жизнь. Сбор планктона и бактериальных матов (фото Tamara Thomsen)Многие из этих организмов неизвестны науке. По-видимому, они...
21-06-2013 Просмотров:11888 Новости Зоологии Антоненко Андрей
Энтомологи установили, что земляные вши размножаются иначе, чем все остальные насекомые. Самец «одаривает» самку одним-единственным гигантским сперматозоидом, однако полового акта при этом не происходит. Земляная вшаРезультаты исследования, проведенного итальянскими биологами из...
22-09-2013 Просмотров:8532 Новости Астрономии Антоненко Андрей
Солнце и его планеты раз в 200 млн лет совершают полный оборот вокруг центра Галактики. В течение галактического года система проходит через спиральные рукава Млечного Пути. В них гораздо выше...
Один из способов, которыми клетки (не только иммунные) борются с инфекцией, — это попросту поедание чужаков-патогенов. Клетка поглощает бактерию и переваривает её с помощью пищеварительных ферментов, которые содержатся в особых…
Палеонтологи обнаружили в отложениях каменноугольного периода насекомое с прицепившимся к нему клещом. Открытие доказывает, что клещи стали пользоваться другими организмами для расселения уже на первых этапах своей эволюции. Насекомое с прицепившимся…
Чир - один из распространенных видов рыб в системе Енисея. Обитает главным образом за Полярным кругом, в реках и озерах Игарского, Дудинского и Усть-Енисейского районов. Единично встречается до Ангары. Обычен…
Анализ образцов горных пород из различных уголков Земли — от Австралии и Зимбабве до Западной Виргинии (США) — позволил предположить, что поздняя тяжёлая бомбардировка, имевшая место 4,1–3,8 млрд лет назад,…
Ученые выяснили, что наиболее продвинутые формы сельского хозяйства возникли у муравьев примерно 35 млн лет назад. В это время климат на Земле стал засушливым и холодным, что заставило муравьев окончательно…
Палеонтологи университета Восточного Теннеси описали новый вид саблезубых тигров. Эти относительно некрупные кошки много времени проводили на деревьях, прячась там от опасных хищников древней Америки. Megantereon, реконструкция Романа УчителяХотя новый саблезубый…
Сейсмологи из Университета Кюсю (Япония) и Бристольского университета (Великобритания) уточнили детали строения внешнего ядра Земли. Строение Земли. Внешнее ядро, отмеченное бледно-голубым, составляет 15% от объёма Земли, внутреннее (розовое) — менее 1%,…
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…
Мы успокаиваем маленьких детей, покачивая их на руках, но вряд ли при этом догадываемся, что так же поступают и животные. Сравнить материнское поведение у человека и животных пришло в голову…
Вверх