Ученые из Гарвардского университета (США) нашли доказательства того, что 3,25 миллиарда лет назад в земной коре происходили такие же тектонические процессы, как и сегодня. Результаты исследования были опубликованы в журнале "Proceedings of the National Academy of Sciences" (PNAS). Научная работа кратко описана в пресс-релизе на сайте Phys.org.
Геологи изучили палеомагнитные записи в образцах горных пород из кратона Пилбара, стабильного фрагмента древней земной коры, расположенного в районе Пилбара в Западной Австралии. С помощью магнитометров и квантово-алмазного микроскопа были определены возраст и способ намагничивания образцов, что позволило реконструировать скорость и направление движения земной коры, а также характеристики древнего магнитного поля.
Ученые обнаружили, что части поверхности перемещаются со скоростью 6,1 сантиметра в год и не менее 0,55 градуса за миллион лет, что более чем вдвое превышает скорость, измеренную в предыдущих исследованиях. Древние тектонические процессы, вероятно, были основным способом высвобождения внутренней тепловой энергии планеты.
Высокая скорость древних плит несовместима с некоторыми альтернативными моделями движения земной коры, такими как «истинный полярный дрейф», когда географические полюса планеты смещаются относительно оси вращения, и «застойная тектоника крышки», когда земная кора состоит из единой литосферной плиты, которая движется с малой скоростью под действием мантийной конвекции.
Исследователи также обнаружили самые старые свидетельства смены геомагнитных полюсов или инверсии, когда северный и южный магнитные полюса меняются местами. Известно, что это происходило 183 раза за последние 83 миллиона лет и, возможно, несколько сотен раз за последние 160 миллионов лет. Инверсия также произошла 3,2 миллиарда лет назад, что позволяет предположить, что магнитное поле уже тогда было достаточно сильным, чтобы предотвратить разрушение земной атмосферы солнечным ветром.
По мнению ученых, результаты исследования подтверждают, что литосфера ранней Земли была геодинамически «зрелой» и на ней происходили процессы, делающие более вероятным появление и развитие жизни. Сегодня внешняя оболочка Земли состоит из 15 плавающих плит, движение которых способствует геохимическим циклам и стабилизации поверхностных температур.
Трудно точно определить, когда началась тектоника плит, потому что самым древним горным породам на Земле от 2,5 до 4 миллиардов лет, а их доля составляет около пяти процентов. Наиболее древние обломки земной коры погружены в мантию и не поднимаются на поверхность.