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.
10-09-2012 Просмотров:9028 Новости Метеорологии 
Антоненко Андрей
Считалось, что сильные ураганы лишь останавливают рост аэродинамической шероховатости океана (сопротивления ветру), однако новое исследование уточняет: на самом деле при очень высокой скорости ветра брызги и пена создают своего рода...
22-01-2014 Просмотров:9470 Новости Зоологии Антоненко Андрей
Недавно был открыт новый вид небольших пауков, представители которого, как и множество других, ткут свою паутину из шелковых волокон. Но у их ловушки есть одно отличие: в центре находится хозяин-паук,...
29-10-2015 Просмотров:6950 Новости Палеонтологии Антоненко Андрей
Палеонтологи откопали в Канаде верхнемелового динозавра, который по своему оперению является точной копией современных страусов и эму. Открытие доказывает, что динозавры и птицы имеют еще больше общего, чем считалось ранее. OrnithomimusОб...
17-03-2013 Просмотров:11617 Новости Зоологии Антоненко Андрей
Разные виды зверей сильно различаются пропорциями тела: достаточно взглянуть на кошку, летучую мышь и тушканчика. Очевидно, внешний облик животных не в последнюю очередь зависит от того, как формируются кости и...
13-12-2017 Просмотров:3053 Новости Палеонтологии Антоненко Андрей
Палеонтологи обнаружили на территории Мьянмы уникальный фрагмент янтаря, внутри которого 100 миллионов лет назад был заточен кровососущий клещ и перо его жертвы – хищного пернатого динозавра, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Communications. Кровососущий...
Группа американских геофизиков из Института научных исследований Карнеги в Вашингтон (Carnegie Institution for Science) во главе с Александром Гончаровым ( Alexander Goncharov) провела эксперимент, смоделировав условия, в которых находится магма рядом с…
Экзоскелет насекомых, состоящий из кутикулы, соединяет в себе несоединимое — исключительную жёсткость и беспримерную прочность. Экзоскелет насекомых образован кутикулой, которая может быть мягкой и тонкой, а может — чрезвычайно прочной и…
Первые многоклеточные обитатели Земли коренным образом отличались от всех современных животных и не имеют аналогов среди знакомых нам существ. Палеонтологи Кембриджского университета предложили свою математическую модель, объясняющую появление, развитие и…
Ученые сняли один из самых быстрых процессов в мире несекомых — прыжок блохи. На примере блох инженеры намерены научить прыгать роботов. Используя ускоренную видеосъемку, ученые из Кембриджского университета смогли запечатлеть то,…
НАСА вынашивает планы доставки на Землю камней и грунта с марсианской поверхности, но самые заманчивые образцы, по мнению некоторых, лежат в пещерах под поверхностью. Дело в том, что анализ материала…
Группа палеонтологов из Канады, КНР и США впервые представила в китайской столице ископаемого птенца доисторической эпохи, застывшего в янтарной массе примерно 99 млн лет назад. Об этом сообщил информационный портал…
Климатологи из Техасского университета A&M и Йельского университета (США), под руководством ассоциированного профессора Роберта Корти (Robert Korty) пытаются понять, почему Сахара, еще 6000 лет назад покрытая густыми тропическими лесами, сейчас…
Некоторым рыбам коралловых рифов достаточно два поколения, чтобы привыкнуть к повышению температуры воды на три градуса. Именно на столько, по мнению учёных, нагреется Мировой океан через сто лет. Помацентровые рыбы оказались…
Генетическая невосприимчивость к боли приводит к жизни без запахов. Ученые установили, что обе аномалии вызывает одна и та же мутация. Ученые обнаружили неожиданную связь между болевой чувствительностью и обонянием. Специалистам известна…
Вверх