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.
10-10-2016 Просмотров:5891 Новости Палеонтологии 
Антоненко Андрей
Палеоэнтомологи обнаружили в янтаре из Бирмы возрастом около 100 млн лет необычное насекомое, относящееся к паразитическим осам. Из-за жизни под корой оно потеряло способность к полету, но зато научилось прыгать. Aptenoperissus...
04-04-2014 Просмотров:7708 Новости Микробиологии Антоненко Андрей
Когда ретровирус попадает в клетку, первым делом он производит ДНК-копию своего генома — потому что его наследственный материал хранится в молекуле РНК. Эта вирусная ДНК потом встраивается в ДНК клетки, так что...
14-05-2013 Просмотров:11251 Новости Палеонтологии Антоненко Андрей
Волки и медведи вполне современного облика входили в состав мамонтовой фауны вместе с саблезубыми тиграми и пещерными львами. Что помогло им остаться в живых, когда большие кошки Севера, привычная добыча...
16-04-2014 Просмотров:7950 Новости Палеонтологии Антоненко Андрей
С тех пор как в 1905 году Генри Фэрфилд Осборн впервые описал вид Tyrannosaurus rex, было найдено около пятидесяти образцов. Самый полный экземпляр по имени Сью хранится в Филдовском музее...
11-11-2012 Просмотров:13916 Рыбы Енисея Антоненко Андрей
Ленок - типичный обитатель предгорных участков рек и горных холодноводных озер, широко распространен по всему бассейну Енисея, от его верховьев до р. Хантайки и никогда не выходит в соленую воду....
В Марокко обнаружено сигарообразное существо, жившее около 520 млн лет назад. Вымерший вид Helicocystis moroccoensis обладает «характеристиками, которые делают его наиболее примитивным иглокожим с пятикратной симметрией», отмечает соавтор исследования Эндрю Смит из Музея…
Образ крокодила как свирепого и кровожадного хищника удалось неожиданно подорвать новым представителям этих рептилий, обнаруженным в неогеновых отложениях Перу. Как выясняется, населявшие доисторическую Амазонию крокодилы вели спокойный образ жизни и…
Что будет, если вдруг в результате катастрофы все люди исчезнут с лица Земли? Сможет ли кто-нибудь из животных создать хоть что-то вроде цивилизации? Скорее всего, да. На это способны забавные…
Биологи обнаружили в Индии крайне необычную популяцию богомолов, которые охотятся не на других насекомых, а на гораздо более крупную добычу – рыбок, подплывающих близко к поверхности рек и озер. Его описание было представлено в Journal…
Около 74 тыс. лет назад на острове Суматра произошло чудовищное извержение вулкана Тоба. По оценкам, оно было в 5 тыс. раз масштабнее извержения вулкана Сент-Хеленс в 1980 году. Да что там говорить —…
Ихтиостега, вопреки картинкам из школьных учебников, не могла бегать на четырех ногах, она лишь ползала, подобно тюленю. Процесс выхода позвоночных на сушу не первое столетие занимает палеонтологов. На роль первых животных,…
В конце эры динозавров эти гиганты жили удивительно близко друг к другу на прибрежных низменностях Северной Америки. Тайлер Лайсон и Николас Лонгрич из Йельского университета (США) решили выяснить, каким образом…
Людям, живущим на островах, угрожают не только тайфуны, цунами и извержения вулканов. Обитатели моря также могут разрушить их родные места. Так, например, недавно у берегов Японии микроскопические раки буквально съели…
Три́ба или, реже, коле́но (лат. tribus) — ранг таксона в биологической систематике, стоящий в иерархии систематических категорий ниже семейства и выше рода. В некоторых случаях применяются производные ранги: надтриба (лат. supertribus) —…
Вверх