Почему на Земле почти не сохранилось пород возрастом более 4 миллиардов лет? Новое исследование предлагает неожиданное объяснение. По мнению авторов, важную роль могло сыграть не только последующее движение литосферных плит, но и чрезвычайно интенсивная астероидная бомбардировка, которой подвергалась молодая Земля в первые сотни миллионов лет своей истории.
Речь идёт о катархейском эоне - периоде между формированием Земли около 4,5 миллиарда лет назад и началом архея примерно 4 миллиарда лет назад. От этого времени сохранилось крайне мало геологических свидетельств. До наших дней дошли лишь отдельные древние породы и кристаллы циркона, тогда как большая часть самой ранней земной коры бесследно исчезла.
До сих пор одной из основных причин этого учёные считали последующую переработку коры тектоникой плит. Однако группа геологов под руководством Тима Джонсона из Университета Кёртина предполагает, что значительная часть ранней коры могла вообще не успеть стать устойчивой.
Основой для новой работы стали данные о древней бомбардировке внутренних областей Солнечной системы. Хотя геологическая летопись ранней Земли почти уничтожена, следы этих столкновений хорошо сохранились на Луне, а также на Меркурии, Марсе, астероидах и в составе некоторых метеоритов. По мнению авторов, нет оснований считать, что Земля каким-либо образом избежала этой интенсивной бомбардировки.
Предыдущие исследования уже использовали лунные кратеры для оценки параметров бомбардировки молодой Земли: количества ударных тел, их размеров и примерного времени падения. Некоторые работы показывали, что эти столкновения могли уничтожить значительную часть древнейших пород. В новой статье исследователи сосредоточились на другом вопросе: что происходило с самой планетой под воздействием огромной энергии этих ударов.
Каждое крупное столкновение сопровождалось выделением колоссального количества энергии. Часть её расходовалась на образование кратеров и выброс вещества, однако значительная доля переходила в ударные волны, распространявшиеся через земную кору и мантию. По мере затухания эта энергия превращалась в тепло.
Ранее уже было показано, что даже один крупный удар способен поддерживать горячие гидротермальные системы на протяжении десятков тысяч лет. Согласно новому моделированию, суммарный тепловой эффект многочисленных столкновений в катархейском эоне мог оказаться сопоставимым или даже превысить внутренний тепловой поток самой Земли.
Авторы предполагают, что дополнительный нагрев поддерживал породы на небольшой глубине в частично расплавленном состоянии. В таких условиях формирование долговечной жёсткой коры и устойчивых континентов становилось крайне затруднительным. Если отдельные участки коры всё же возникали, последующие крупные удары могли вновь расплавлять их и возвращать вещество обратно в недра планеты.
Исследователи считают, что лишь после ослабления интенсивности астероидной бомбардировки в раннем архее кора постепенно остыла, утолщилась и стала достаточно прочной. Именно это создало условия для последующего формирования литосферных плит. Авторы также допускают, что поздние крупные удары могли участвовать и в разрушении уже сформировавшейся жёсткой литосферы, однако подчёркивают, что эта идея пока остаётся гипотезой.
Работа предлагает возможное объяснение сразу нескольким особенностям ранней истории Земли, включая почти полное отсутствие пород первых 500 миллионов лет существования планеты. Вместе с тем исследователи подчёркивают, что их выводы ещё предстоит проверить.