Перемещение тектонических плит было окутано тайной
Древние горные кристаллы из Австралии позволяют предположить, что ранняя Земля могла быть не такой уж непохожей на современную планету, как считали ученые.
Ранняя история Земли окутана тайной, потому что перемещение тектонических плит стерло многие геологические свидетельства. Одно из немногих сохранившихся свидетельств — кристаллы циркона, которые сохраняют химическую информацию в своих прочных минеральных структурах.
Опубликованное исследование циркона показало, что на древней Земле могло быть больше кислорода — и, возможно, больше воды, — чем предполагали исследователи. Кроме того, оно указывает на то, что движение тектонических плит началось по меньшей мере 3,3 миллиарда лет назад, то есть относительно рано в истории Земли, насчитывающей 4,5 миллиарда лет.
Наличие большего, чем ожидалось, количества кислорода в этих древних породах говорит о том, что в тот период условия на планете были более благоприятными для жизни, чем считалось ранее. А если тектонические плиты уже двигались, это означает, что на Земле уже происходили некоторые геологические процессы, которые формируют планету и, перерабатывая важнейшие химические элементы, делают возможным существование жизни.
О горных породах
Ученые изучили десятки кристаллов циркона из Джек-Хиллс в Западной Австралии. Это самые древние из известных фрагментов земных горных пород. Некоторые из них относятся к гадейскому эону, который начался с формирования планеты и закончился около четырех миллиардов лет назад.
Ученые исследовали цирконы с помощью различных методов, в том числе сложного рентгеновского анализа химического состояния кристаллических оболочек с использованием источника синхротронного излучения. Оказалось, что уран в этих кристаллических оболочках был более окислен — то есть потерял электроны, что могло произойти в присутствии кислорода, — чем предполагалось.
Поскольку цирконы образовались из расплавленной магмы в земной коре, они могут дать представление о том, как эта магма взаимодействовала с атмосферой.
Глубокое погружение
Цирконы также могут пролить свет на одну из самых спорных тем в геологии: когда и как начали двигаться тектонические плиты Земли. Первые твердые плиты могли образоваться из расплавленной магмы на первобытной Земле. Последующее движение этих плит в конечном итоге сформировало тектонические процессы, которые определяют облик планеты сегодня, например расположение океанов и горных хребтов.
Команда ученых проанализировала цирконы, чтобы выяснить, при каких условиях — высоких или низких температурах и давлениях — образовались кристаллы. Кристаллы гадейского периода показали признаки того, что образовались при высоких температурах, даже при относительно низком давлении, что позволяет предположить, что порода была горячей даже на относительно небольшой глубине.
Однако при сопоставимом давлении кристаллы, сформировавшиеся на более позднем этапе истории Земли — около 3,3 миллиарда лет назад, — образовались при более низких температурах. Эти более поздние породы могли сформироваться, когда плиты земной коры опустились глубже в недра планеты, где давление выше. Если так, то к тому времени плиты земной коры уже начали смещаться.
Недавно геологи составили подробную карту озер, долин и гор, которые скрыты под многокилометровым слоем льда Антарктиды.