Рифт Туркана — это около 500 километров зоны растяжения земной коры, часть гигантской Восточно-Африканской рифтовой системы. Эта система тянется от Афарской впадины на северо-востоке Эфиопии до Мозамбика, разделяя Африканскую плиту с Аравийской и Сомалийской. В районе Турканы Африканская и Сомалийская плиты расходятся со скоростью около 4,7 миллиметра в год. Кора здесь растягивается в стороны, трескается, а по этим разломам поднимается магма.
Не каждый рифт заканчивается разломом континента и образованием океана, но Туркана, похоже, идет именно по этому пути. Команда специалистов Ламонтовской геологической обсерватории Колумбийского университета под руководством Кристиана Роуэна проанализировала редкий набор высококачественных сейсмических данных, собранных вместе с сотрудниками Института бассейна Туркана, основанного палеоантропологом Ричардом Лики. Ученые проследили, как сейсмические волны проходят через разные слои под рифтом, и сопоставили свои наблюдения с другими геофизическими методами.
Выяснилось, что в центральной части рифта толщина коры составляет всего около 13 километров, тогда как по краям она превышает 35 километров. Столь значительная разница — признак процесса, которое ученые называют «шейкообразованием» (necking): когда тянущее усилие концентрируется в середине, кора там вытягивается и резко истончается, словно жевательная резинка, которую растягивают. «Чем тоньше кора, тем слабее она становится, что лишь помогает процессу рифтинга продолжаться», объясняет Роуэн. По словам соавтора работы, геофизика Анн Бесель, регион уже достиг «критического порога» разрушения коры, что делает дальнейший раскол практически неизбежным.
Модели показывают, что рифт Туркана начал формироваться около 45 миллионов лет назад, а шейкообразное истончение коры стартовало после мощных вулканических извержений примерно 4 миллиона лет назад. До следующей фазы — океанизации, когда магма начнет формировать океанский дно, а воды Индийского океана потенциально затопят впадину, могут пройти еще миллионы лет.
Интересно, что в процессе исследования ученые также нашли следы более древней, «несостоявшейся» фазы рифтинга, которая не привела к расколу континента, но ослабила кору и «подготовила» ее к нынешним процессам. «Наши находки бросают вызов традиционным представлениям о том, как именно распадаются континенты», говорит Роуэн. Рифт Туркана — первый известный активный континентальный рифт, у которого сейчас наблюдается стадия шейкообразования, и, как отмечает соавтор работы Фоларин Колаволе, ученые фактически оказались в «первом ряду» для наблюдений за ключевым этапом эволюции литосферы.
Результаты исследования не менее важны для понимания эволюции человека. В районе Турканы найдено более 1200 останков гомининов возрастом до 4 миллионов лет — около трети всех подобных находок в Африке. Долгое время это воспринималось как признак особой роли региона в возникновении рода Homo. Новая работа предлагает иную интерпретацию: после мощных вулканических процессов примерно 4 млн лет назад начавшееся шейкообразование привело к проседанию рифта. Образовалась пониженная область, где быстро накапливались мелкозернистые осадочные породы, а это идеальная среда для захоронения и консервации костей.
«Здесь просто оказались самые подходящие условия для сохранения останков», подчеркивает Роуэн. Это значит, что Туркана могла быть не единственным «центром» эволюции человека, но оказалась уникальным архивом, в котором свидетельства такой эволюции сохранились наиболее полно. Теперь другие ученые могут использовать новые данные, чтобы проверять гипотезы о связи тектоники, климата и нашей эволюции, объединяя геологические и климатические модели с археологическими и палеоантропологическими свидетельствами.
Ранее ученые выяснили, что питает энергией супервулкан Йеллоустон.