Скалы, как старинная книга, рассказывают геологу многое о прошлом. Но часто стихия безжалостно стирает страницы в этой книге времен. И не всегда можно сразу узнать о событиях. Исследование, о котором пойдет речь, позволило ученым восстановить хронологию за миллиард лет.
Впервые Великое Несоответствие, было замечено Джоном Уэсли Пауэллом в 1869 году в Гранд-Каньоне. Ученый утверждал, что в определенных местах скальной породы отсутствуют камни, которые должны быть там, согласно общей картине мира и его развития. И не хватало как раз камней на миллиард лет.
Впоследствии ученые разработали несколько гипотез, чтобы попытаться объяснить, как и когда такое ошеломляющее количество природного материала могло быть разрушено. Геолог из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре, профессор Фрэнсис Макдональд и его коллеги из Университета Колорадо им. Боулдера и Колорадского колледжа заявили, что они развеяли одну из самых популярных гипотез о пропаже скальных пород. Их исследование опубликовано среди трудов Национальной академии наук, США.
«Безусловно, есть несоответствия во всем процессе изучения скальных отложений», - объясняет Фрэнсис Макдональд. «Такие несоответствия - это просто разрывы во временных слоях скал. На протяжении почти 100 лет этот феномен называли Великим Несоответствием, так как считалось, что это особенно большой разрыв, учитывая что отсутствуют слои, которые должны были накапливаться миллиард лет».
Одна из гипотез связана с ледниками, которые буквально сгребали километры скал около 720-635 миллионов лет назад. Считается, что в этот период Земля представляла из себя снежный ком, когда планета была полностью покрыта льдом. Эта гипотеза имеет одно важное преимущество, так как помогает объяснить быстрое возникновение сложных организмов – считается, что вскоре после ледникового периода произошел кембрийский взрыв или всплеск распространения и появления сложных организмов, поскольку, якобы, весь этот разрушенный ледниками материал мог попасть в океаны, где оказалось огромное количество питательных веществ.
Ученые во главе с профессором Фрэнсисом Макдональдом как раз крайне скептически относятся к этому рассуждению о влиянии ледников. Хотя аналоги Великого Несоответствия появляются во всем мире - с одинаковым количеством камней, отсутствующим в течение одинаковых отрезков времени - они не выстраиваются идеально. Поэтому, по мнению ученых, это ставит под сомнение гипотезу что многие скальные породы были разрушены Ледниковым периодом.
Использую метод исследования, который называется термохронология, команда смогла проверить «ледниковую» гипотезу.
Известно, что в нескольких километрах вглубь от поверхности Земли температура начинает повышаться, за счет горячей мантии планеты. Это создает градиент температуры примерно 50 градусов Цельсия на каждый километр глубины. Такой температурный режим в состоянии «запекать» многие минералы.
По мере разрушения некоторых радиоактивных элементов в породах образуется гелий-4. Фактически гелий постоянно генерируется, но при этом его содержание в разных минералах различается, а высвобождение является следствием воздействия температуры. В результате ученые могут использовать отношение гелия к торию и урану в некоторых минералах в качестве палеотермометра. Это явление и позволило команде ученых отследить, как камни перемещались в коре, когда они были погребены под следующим слоем и как разрушались на протяжении столетий.
«Все наглядные несоответствия формируются снова и снова через тектонические механизмы Земли», - говорит Фрэнсис Макдональд. «Но теперь мы можем получить доступ к тем процессам истории, которые были скрыты от глаз».
Для наглядного примера, ученные исследовали образцы гранита, взятого чуть ниже границы Великого Несоответствия на Пайкс-Пик в Колорадо. Они извлекали из камня зерна особенно упругого минерала циркона и анализировали радионуклеотиды гелия, содержащиеся внутри. И точная компьютерная модель показала, что несколько тысяч километров такого гранита были разрушены между 1000 и 720 миллионами лет назад.
Важно отметить, что разрушение скальных пород произошло до наступления ледников. По версии ученых, проводивших исследование, период разрушения изучаемого слоя гранита сопоставим с периодом, когда существовал единый суперконтинент, который в свою очередь формировался и распадался на отдельные континенты. Это дает ключ к пониманию процессов, которые происходили много миллионов лет назад на основе геологических данных.
Планетарный цикл формирования и разделения суперконтинента должен был поднимать и разрушать невероятные размеры земной коры в течение длительных периодов времени. И поскольку процессы формирования суперконтинента по определению затрагивают все слои планеты, их влияние является довольно синхронным в геологическом смысле.
Но не смотря на сенсационные результаты исследования команды профессора Френсиса Макдональда, дебаты о тектонических процессах множества других великих несоответствий продолжают идти. В первую очередь, геологам необходимо дополнить свою работу аналогичными исследованиями в других регионах мира, чтобы суметь максимально сопоставит события миллиардной давности.
Тайна Великого Несоответствия неразрывно связана с двумя другими великими загадками геологии: появлением и отступлением ледников, когда Земля была почти полностью покрыта льдом, а так же внезапным появлением сложных форм жизни в периоды Эдиакарий и Кембрий. Прогресс, достигнутый в результате исследования должен наконец позволить ученым взломать этот шифр истории.
«Кембрийский взрыв был дилеммой Дарвина. И этой научной проблеме уже 200 лет. Если мы сможем решить этот вопрос, мы определенно станем рок-звездами». – шутит Френсис Макдональд.
