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.
24-09-2013 Просмотров:9194 Новости Астрономии 
Антоненко Андрей
Считается, что судьбоносное столкновение случилось 4,56 млрд лет назад. Но Ричард Карлсон (Richard Carlson) из Института Карнеги (США), который проанализировал все доступные лунные породы, думает иначе. Ему кажется, что возраст Селены колеблется...
11-04-2013 Просмотров:11772 Новости Окенологии Антоненко Андрей
Одно из самых любопытных явлений на свете — ледяные сталактиты особого рода, которые, словно сосульки, свисают с нижней стороны арктического морского льда. Образование ледяных сталактитов в морской воде (иллюстрация авторов работы).Они...
22-08-2012 Просмотров:9995 Новости Цитологии Антоненко Андрей
Исследование, проведённое в НИИ биомедицины в Барселоне (Испания), выявило решающую роль, которую играет белок Nek9 в клеточном делении — фундаментальном процессе, обеспечивающем развитие всего организма и здоровье его тканей. Веретено...
18-12-2012 Просмотров:11988 Новости Ботаники Антоненко Андрей
Исследователи из Пенсильванского университета (США) обнаружили, что растения могут чувствовать запах своего врага и включать после этого свои системы защиты. Учёные изучали взаимоотношения золотарника высочайшего и золотарниковой мухи-пестрокрылки Eurosta solidaginis....
30-09-2014 Просмотров:8403 Новости Экологии Антоненко Андрей
Численность популяций диких животных в мире за 40 лет сократилась больше, чем в два раза, говорится в новом исследовании Всемирного фонда природы. По данным организации, потери оказались гораздо более масштабными, чем...
Ученые Делийского университета во время раскопок в Индии обнаружили 256 окаменевших яиц и более 90 мест гнездования титанозавров, возраст которых составляет около 67 млн лет. Об этом сообщила в пятницу газета Hindustan…
Останки крупного животного обнаружили на острове Менорка палеонтологи из Испании. Позже выяснилось, что принадлежат они вымершему примерно 3-5 миллионов лет назад кролику, вес которого достигал 12 килограммов. Реконструкция гиганта: существо показано…
Мы привыкли считать, что постельные клопы остались где-то в далёком прошлом: их проще встретить в произведениях русской литературы XIX века, чем в нашем времени. Между тем проблема клопов в последнее…
Малые дальневосточные черепахи, живущие в реках России, Китая, Кореи и других стран Восточной Азии, оказались разделены на два вида, одному из которых угрожает полное вымирание. Описание нового вида рептилий было…
Гольян озерный распространен в пойменных озерах Енисея, Ангары, Чулыма и их притоков. Достигает 10-12 см длины, имеет массу до 30 г (р. Турухан). Гольян озерный - Phoxinus percnurus Гольян озерный ничем…
Потрясающее разнообразие меловых растительноядных динозавров Канады наконец получило научное объяснение. Согласно данным палеонтологов университета Калгари, разные виды животных специализировались на питании разными типами растительности. Растительные динозавры Канады Доктора Джордан Меллон и Джейсон…
Массовое исчезновение рыб, которое произошло 360 млн лет назад, дало толчок развитию позвоночных животных и в конечном итоге человека, полагают ученые. Едва ли не полное вымирание животных, одно из пяти…
Когда вы решите половить рыбку в мутной воде, закройте глаза и положитесь на уши. Именно так поступили дельфины, косатки и прочие зубатые киты: они издают высокочастотный звук, который, отражаясь от окружающей…
Орнитологи впервые в истории науки стали свидетелями того, что мадагаскарские попугаи в одном из природных парков Великобритании научились использовать гальку для размалывания раковин моллюсков и начали обучать этому "ноу-хау" новых обитателей их клетки, говорится в статье,…
Вверх