Древние тексты пересказывают то, что мы знали о тектонике Земли и ее недрах
Сложная история нашей планеты таит в себе немало загадок, особенно когда речь заходит о ее "детстве". Новое исследование австралийских геологов бросает вызов традиционным теориям и заставляет по-новому взглянуть на то, как формировались первые континенты и вулканы миллиарды лет назад.
Геологический отпечаток в сердце Австралии
Представьте себе планету, где еще нет привычных нам материков, а недра настолько горячие, что привычные законы геологии просто не действуют. Именно такой была Земля более трех миллиардов лет назад. Однако даже в те древние времена между поверхностью и глубинными слоями уже происходил активный обмен веществами, который ранее считался невозможным. Об этом говорится в исследовании, опубликованном в научном журнале Nature Communications.
Ключ к этой тайне нашли в регионе Пилбара, что в Западной Австралии. Местные вулканические породы, возраст которых достигает 3,1 миллиарда лет, сохранили в себе химические "автографы" путешествия воды вглубь планеты.
Международная группа исследователей под руководством доктора Эрика Ванденбурга из Университета Аделаиды проанализировала состав этих древних пород. Результаты оказались ошеломляющими: химическая сигнатура указывает на то, что вода с поверхности попадала в мантию – горячий слой под земной корой – задолго до того, как на планете сформировалась современная система тектонических плит.
Эти породы образовались более трех миллиардов лет назад, когда Земля была совсем другим местом,
– прокомментировал геохимик из Университета Аделаиды доктор Эрик Ванденбург.
Сегодня мы знаем, что океаны и недра связаны посредством тектоники плит. В зонах субдукции одна плита погружается под другую, унося с собой минералы, содержащие воду. Эта вода действует как катализатор: она снижает температуру плавления окружающих пород, что приводит к образованию магмы. Именно этот процесс питает вулканы Тихоокеанского "огненного кольца" и способствует росту континентов.
Однако для ранней Земли эта модель не работает. Из-за колоссального внутреннего тепла планеты ее кора в те времена не была достаточно жесткой, чтобы образовывать прочные подвижные плиты. Без привычных зон субдукции ученые долгое время не могли объяснить, как вода с поверхности могла проникать на такую глубину.
Эффект "дрипдукции": когда кора начинает тонуть
Вместо привычного движения плит исследователи предложили другой механизм, который они назвали "дрипдукцией" (от английского drip – капать). Несмотря на то, что молодая Земля была очень горячей, отдельные участки ее внешней коры остывали и впитывали воду. Со временем они становились настолько плотными и тяжелыми, что теряли устойчивость. Вместо того чтобы скользить в сторону, эти массивные блоки начинали прогибаться и буквально "стекать" каплями в горячую мантию под ними.
Когда этот материал попадал в раскаленные глубины, он выделял воду. Это стимулировало плавление и порождало магму, которая вновь поднималась к поверхности, извергаясь через древние вулканы.
Именно так образовались породы, которые сегодня исследователи находят в кратоне Пилбара. Этот регион уникален, ведь большая часть древнейшей коры планеты была уничтожена или изменена более поздней геологической активностью, а здесь следы древних процессов сохранились почти в первозданном виде.
Фундамент для жизни и материков
Это открытие меняет представление о том, как Земля развивалась на ранних этапах. Оказывается, планета не была разделена на изолированные системы поверхности и недр. Глубокая переработка воды началась значительно раньше, чем считалось до сих пор. Этот обмен веществ имеет решающее значение для долгосрочного развития планеты, ведь он влияет на формирование континентов и перераспределение химических элементов, необходимых для возникновения благоприятной для жизни среды.
Земля функционировала не совсем так, как сейчас, но, похоже, некоторые ключевые процессы уже были запущены,
– добавил доктор Эрик Ванденбург.
Изучение химических "отпечатков пальцев" внутри вулканических пород позволило геологам реконструировать события, которые невозможно наблюдать непосредственно. Теперь исследователи могут сосредоточиться не на вопросе, попадала ли вода в мантию, а на детальном изучении процессов, обеспечивавших этот круговорот в те времена, когда Земля делала свои первые шаги.