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.
30-12-2010 Просмотров:11635 Новости Зоологии 
Антоненко Андрей
Сотрудники Университета Висконсин — Мэдисон (США) изучили 3-миллиметровые зубы калифорнийского фиолетового морского ежа. Один из камнеедов, пожертвовавших свои зубы (фото Pupa Gilbert / University of Wisconsin) Морские ежи славятся прежде всего...
17-10-2016 Просмотров:6227 Новости Зоологии Антоненко Андрей
Ученые выяснили, что пауки, несмотря на отсутствие ушей, способны услышать нас с другого конца комнаты. В этом им помогают специальные сенсорные волоски. Результаты исследования, проведенного американскими биологами из Корнельского университета, опубликованы...
10-10-2010 Просмотров:12213 Новости Микробиологии Антоненко Андрей
Уникальные морские организмы, реагирующие на изменения температуры воды на протяжении сотен лет, обнаружили в Северной Атлантике канадские и американские исследователи. Кораллиновые водоросли - эпилиты (фото СахНИРО) На протяжении летнего сезона они...
19-01-2014 Просмотров:10417 Новости Палеонтологии Антоненко Андрей
Неожиданную гипотезу вымирания гигантопитеков – огромных азиатских обезьян трехметрового роста – предложили китайские палеонтологи. Согласно их недавно опубликованной гипотезе, крупнейших приматов всех времен сгубили сладкие фрукты и вызванные ими проблемы...
25-09-2012 Просмотров:11207 Новости Астрономии Антоненко Андрей
Аппаратам, которые отправятся исследовать огромный подповерхностный океан, возможно, существующий на спутнике Юпитера Европе, придётся бурить очень, очень глубоко. Изображение Европы, составленное на основании снимков аппарата «Галилео» 1995 и 1998 годовНовое исследование...
Палеомагитолог Анна Чернова и ее коллеги из лаборатории геодинамики и палеомагнетизма Центральной и Восточной Азии Института нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН (Новосибирск) вернулись из экспедиции на Новосибирские острова в…
Биологи Иэн Джонстон (Iain Johnston) из университета Бирмингема и Бен Уильямс (Ben Williams) из Кембриджского университета выяснили, как митохондриям — органеллам и «энергетическим станциям» живых клеток — удалось на протяжении…
Геологи проследили за историей гигантского водоема, существовавшего на месте современного озера Чад. Выяснилось, что еще 5 тысяч лет назад этот водоем был крупнейшим по площади на Земле, но затем подвергся…
У некоторых видов самки могли бы с полным основанием предъявить своим самцам претензию, что те заедают им жизнь. Так, несколько лет назад у дрозофил и нематод обнаружился странный феномен: присутствие…
В тропических лесах Индонезии обнаружен кривопалый геккон нового вида, которому присвоено научное название Cyrtodactylus boreoclivus. Открытие сделано в горах Фоджа, расположенных в индонезийской провинции Папуа, что в западной части острова…
Тысячи генов человека меняются год от года, от поколения к поколению. Например, наш мозг стал меньше по объему, но более эффективным. А глаза кое-у кого из разумных приобрели голубой цвет.…
Бесхвостые амфибии могут отказываться от головастиков лишь в благоприятных условиях. Американские ученые из Университета штата Нью-Йорк в Стоуни-Брук и Университета Джорджа Вашингтона пришли к выводу, что лягушки и жабы отличаются повышенным…
Сравнение геномов митохондрий эукариот и морских бактерий SAR11 привело учёных к выводу, что SAR11 и митохондрии произошли от одного общего предка. Место митохондрий в родословной альфапротеобактерий (схема авторов)Миллиарды лет назад случилось…
Палеонтологи обнаружили в Арктике крупную птицу, присутствие которой свидетельствует об аномальной жаре, установившейся в регионе во второй половине мелового периода. Tingmiatornis arcticaОб этом говорится в статье американских специалистов из Рочестерского университета,…
Вверх