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.
25-12-2010 Просмотров:12634 Новости Метеорологии 
Антоненко Андрей
Сахара, крупнейшая пустыня в мире, когда-то была плодородным пастбищем. Общепринято, что всё изменилось со сдвигом вращения Земли, но до сего дня наука не знала, резкой или постепенной была трансформация. Изображения в...
02-11-2012 Просмотров:12123 Новости Зоологии Антоненко Андрей
В глазу личинок дрозофил ничтожно мало фоторецепторов — всего 24 штуки (у человека, напомним, их 125 миллионов). Однако такая зрительная ущербность вовсе не мешает личинкам получать сложную, комплексную «картинку» из...
25-02-2013 Просмотров:10938 Новости Астрономии Антоненко Андрей
Максимальная температура поверхности Титана достигает -180 °C. Да, это вам не тропический рай. Но земные стандарты придётся отринуть, ибо там тоже возможны тропические циклоны. Правда, близ северного полюса. Подобные мини-ураганы доселе...
14-05-2013 Просмотров:10425 Новости Палеонтологии Антоненко Андрей
Самый ранний представитель динозаврового семейства Pachycephalosauridae был обнаружен в канадской провинции Альберта. Не смотря на то, что он располагается практически у истоков эволюции своей группы, у него уже прекрасно выражена...
25-04-2013 Просмотров:9570 Новости Палеонтологии Антоненко Андрей
Если присмотреться внимательнее практически к любой современной птице, можно заметить, что ее бедра расположены практически горизонтально. Почему появилась и как развивалась эта столь необычная для других животных поза, выяснили британские...
Терновый венец съел почти четверть Большого барьерного рифа. Океанологи из Австралийского института морских наук показали, что с 1985 года площадь Большого барьерного рифа уменьшилась на 50,7%, причем в гибели почти половины…
При глобальном потеплении северные деревья могут вытеснить южные Необычный натурный эксперимент провели специалисты Института физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН в рамках разработки модели развития экосистем на ближайшие 100 лет.…
Международная группа микробиологов нашла в образцах обычной грунтовой воды сразу несколько штаммов бактерий, чьи размеры оказались в несколько раз меньше, чем общепринятый минимальный предел для жизни, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Communications. Фотография самой маленькой…
Традиционное представление о переходе древнейших организмов от одно- к многоклеточности заключается в том, что это необратимый скачок, после которого многоклеточные организмы продолжили усложняться, оставив далеко позади одноклеточных предков. Но, как…
Биологи установили камеры на новокаледонских воронов и узнали, что в природе они изготовляют «крючки», предназначенные для вылавливания личинок из опавших листьев. Новокаледонский воронОб этом говорится в статье британских ученых из Университета…
В 2006 году Линн Исбелл (Lynne Isbell) из Калифорнийского университета в Дэвисе (США) опубликовала книгу под названием «Snake Detection Theory», в которой выдвинула довольно оригинальную гипотезу о том, что многие…
После недавнего развенчания антиоксидантов, предпринятого самим Джеймсом Уотсоном, любым работам на тему окислительного стресса и его полезности/вредности для живого организма обеспечено повышенное внимание. Впрочем, исследование учёных из Манчестерского университета (Великобритания)…
Новые род и вид ископаемых рептилий-дицинодонтов описали палеонтологи, исследующие ископаемую фауну отдаленной мозамбикской провинции Ньяса. Небольшое животное вело сухопутный образ жизни и находилось в близком родстве с прямыми предками современных…
Биологи впервые открыли животных, которые могут произвольно менять цвет откладываемых яиц. Такими животными оказались самки клопов-щитников - они выбирают цвет будущей кладки в зависимости от свойств субстрата. Клоп-щитникОб этом сообщается в…
Вверх