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.
29-08-2011 Просмотров:10933 Новости Зоологии 
Антоненко Андрей
Необычное насекомое, мужские особи которого обладают очень длинными челюстями, обнаружили на индонезийском острове Сулавеси энтомологи из США. За крупные выступы на голове существо тут же окрестили «комодским вараном» среди ос. Мужская...
30-12-2010 Просмотров:10833 Новости Антропологии Антоненко Андрей
Если интерпретация этой находки не изменится, учёным придётся едва ли не вдвое увеличить возраст нашего биологического вида. Зубы людей, извлечённые из пещеры в центральной части Израиля, датированы 400-200 тысячами лет. Один...
19-03-2013 Просмотров:15950 Новости Зоологии Антоненко Андрей
Мы привыкли считать львов бездельниками, которые сидят на шее у львиц, появляясь, когда добыча поймана, и лишая своих жён и детей лучших кусков. Во многом, как полагают исследователи из Института...
01-12-2012 Просмотров:11631 Новости Метеорологии Антоненко Андрей
Вечная мерзлота, которая охватывает почти четверть Северного полушария и хранит огромное количество углерода, может растаять быстрее, чем нам кажется. Распространение вечной мерзлоты: тёмно-синим отмечены области с 90-процентным покрытием. (Изображение Climate Safety.)Программа...
22-04-2014 Просмотров:8230 Новости Зоологии Антоненко Андрей
В 2010 году в пещерах Бразилии были открыты насекомые рода Neotrogla, относящиеся к одному из семейств сеноедов. Появление нового вида или рода насекомых не такое уж большое событие в биологии, однако...
Проживающая на лесистых склонах Анд в Колумбии Эквадоре древесная сумчатая лягушка Гюнтера – существо исключительное, так как в отличие от всех своих сородичей имеет зубы не только на верхней, но…
Справедливость выделения «флоресского хоббита» в отдельный вид Homo floresiensis вызывает сомнения с тех самых пор, когда были впервые описаны его останки, то есть с 2004 года. Сторонники этой гипотезы указывают…
Группа исследователей из Ливерморской национальной лаборатории и Университета штата Аризона (США) во главе с Грегори Бреннекой (Gregory A. Brennecka) исчерпывающе проанализировала метеорит, упавший на Землю в 1969 году. И сделала следующий вывод: по составу…
Не взрыв гигантского астероида, а облако мельчайшей силикатной пыли, окутавшее Землю после его удара, — вот отчего погибли динозавры и другие животные мелового периода. К такому выводу пришли ученые по…
Хагаи Петерс (Hagai Perets), астрофизик из Израильского института технологии в Хайфе, с коллегами смоделировали процесс удара двух планет, так чтобы из обломков образовалась планета типа нашей Луны. Согласно их оценкам,…
Китайские палеонтологи сообщили о находке сразу двух скелетов, принадлежавших самым древним птицам в истории. Они жили на территории современной провинции Хэбэй в начале мелового периода, 130 млн лет назад, и…
Исследовательский коллектив из Германии и Японии во главе с Симон Пика (Simone Pika) и Марлен Фройлих (Marlen Froehlich) по результатам длительного сравнительного общения в диадах мать-детеныш у бонобо и шимпанзе…
Ученые обнаружили в куске бирманского янтаря возрастом 100 млн лет ископаемое насекомое с уникальным строением ротового аппарата. Возможно, оно высасывало кровь из амфибий. Об этом говорится в статье Владимира Макаркина из…
Генетики реконструировали образ жизни последнего общего предка всех живых организмов. Оказалось, что он проводил жизнь у подводных вулканов, окисляя выделяющийся из них водород. К такому выводу пришли немецкие специалисты из Университета Дюссельдорфа, чья статья опубликована в…
Вверх