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.
07-07-2013 Просмотров:11271 Новости Зоологии 
Антоненко Андрей
Попавшее в паутину насекомое удерживает в ней специальный клей, которым пауки смазывают свои сети. И чем активнее добыча бьётся, тем сильнее влипает. Но клей это ещё не всё. Исследователи из...
22-02-2012 Просмотров:12812 Новости Ботаники Антоненко Андрей
Сохранённые в вечной мерзлоте на берегах реки Колыма, эти семена некогда были припасены сусликами в своих норах, да так и остались законсервированными на века. Возрождённые в подмосковном институте растения —...
21-02-2017 Просмотров:6152 Новости Зоологии Антоненко Андрей
Аманда Мелин (Amanda Melin) из Университета Калгари рассказала на очередной заседании Американского общества содействия распространению науки, что трихроматическое зрение — способность видеть мир в красном, синем и зеленом диапазонах —...
29-11-2016 Просмотров:6274 Новости Зоологии Антоненко Андрей
Биологи обнаружили в Китае паука, практически неотличимого от засохшего листа. Для пущего сходства паук даже отрастил на своем брюшке подобие стебелька. Паук-кругопряд PoltysО необычном существе словенские ученые из Института биологии в...
22-06-2017 Просмотров:5498 Новости Эволюции Антоненко Андрей
Палеонтологи случайно открыли возможное "потерянное звено эволюции" между рыбами и сухопутными животными и выяснили, что первые обитатели суши были похожи на своеобразную помесь змей и рыб, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature. Lethiscus stocki"Это открытие заставляет...
Чтобы не задохнуться в перегретом океане, рыбам придется уменьшить свои размеры. Канадские ученые из Университета Британской Колумбии пришли к выводу, что в ближайшем будущем средний размер рыб, живущих в мировом океане,…
Австралийцы нашли союзника в борьбе с ядовитыми пауками. Источник: ScienceDaily LLCАвстралийские энтомологи из Университета Аделаиды выяснили, что оса Agenioideus nigricornis является естественным врагом красноспинных пауков, от укусов которых страдают жители Зеленого…
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…
Миллионы лет назад двигавшаяся на запад Северо-Американская литосферная плита прошла над столбом горячего материала, поднимавшегося из земных недр и опалившего её нижнюю часть. Сейчас плюм находится под Атлантическим океаном, но…
Гигантские кальмары рода Architeuthis распространены в умеренных и субтропических водах Атлантического, Тихого, Индийского океанов — то есть не будет большим преувеличением сказать, что эти огромные головоногие живут по всему миру.…
Динозавры, водившиеся в северном полярном регионе, едва сводили концы с концами и очень редко доживали до 20-летнего возраста. Троодон (изображение Bill Parsons)Патрик Дракенмиллер и Грегори Эриксон из музея Университета Аляски (США)…
Группа ученых под руководством профессора СПбГУ Андрея Козлова и руководителя лаборатории онкоэкологии НИИ онкологии имени Н.Н. Петрова Марка Забежинского больше года наблюдала за золотыми рыбками. В итоге исследователи пришли к…
Учёные всерьёз занялись «реабилитацией» птерозавров. Сначала Майкл Хабиб из Университета Чатэма (США) провозгласил, что эти создания (размером порою с жирафа) могли покрывать чудовищные расстояния без передышки, а теперь к нему…
Мухоморы произошли от грибов, которые сами получали для себя всё необходимое. Чтобы научиться формировать микоризу, им пришлось отказаться от ферментов, расщепляющих сложные органические вещества, и в результате потерять самостоятельность. Когда мы…
Вверх