Согласно новому исследованию, опубликованному в AGU Advances, журнале Американского геофизического союза для научных исследований, горстка древних кристаллов циркона, найденных в Южной Африке, содержит древнейшие свидетельства субдукции, ключевого элемента тектоники плит. Земли и космоса.
Эти редкие капсулы времени молодости Земли указывают на произошедший около 3,8 миллиардов лет назад переход от стабильной, долгоживущей каменистой поверхности к активным процессам, которые формируют нашу планету сегодня, давая новую подсказку. в жарких дебатах о том, когда началась тектоника плит.
Земная кора и верхний слой мантии чуть ниже нее разделены на жесткие плиты, которые медленно движутся по вязким, но подвижным нижним слоям мантийных пород. Тепло, исходящее от ядра Земли, вызывает это медленное, но неумолимое движение, ответственное за извержения вулканов, землетрясения и поднятие горных хребтов.
Оценки того, когда этот процесс ускорился и образовалась современная кора, варьируются от более чем 4 миллиардов лет назад до всего лишь 800 миллионов лет назад. Неопределенность возникает из-за того, что геологические данные о молодости Земли скудны из-за эффекта повторного использования поверхности самой тектоники плит. От Гадейского эона, первых 500 миллионов лет существования Земли, почти ничего не осталось. Земля Гадеана — это великая загадочная шкатулка , — говорит Надя Драбон, геолог из Гарвардского университета и ведущий автор исследования.
Маленькие капсулы времени
Сделав захватывающий шаг вперед в разгадке этой загадки, в 2018 году Драбон и его коллеги обнаружили временную серию из 33 микроскопических кристаллов циркона из редкого древнего блока земной коры в зеленокаменном поясе Барбертон в Южной Африке, который формировался в разное время в течение критического периода 800 миллионов лет, от 4,15 до 3,3 миллиардов лет назад.
Циркон — относительно распространенный акцессорный минерал в земной коре, но древние представители Гадейского эона, существовавшие между 4 и 4,56 миллиардами лет назад, крайне редки, их находят лишь в 12 местах на Земле и, как правило, в количестве менее по три в каждом месте.
Изотопы гафния и микроэлементы, сохранившиеся в цирконах Зеленокаменного пояса, рассказывают историю об условиях на Земле в то время, когда они кристаллизовались. Цирконы возрастом 3,8 миллиарда лет и моложе, по-видимому, образовались в горных породах, испытывающих давление и плавящихся, подобно современным зонам субдукции, что позволяет предположить, что кора, возможно, начала двигаться.
Когда я говорю «тектоника плит», я имею в виду именно дуговую зону, где одна плита проходит под другой и происходит весь этот вулканизм:вспомните, например, Анды и Огненный пояс — сказал Драбон, описывая классический пример субдукции. Через 3,8 миллиарда лет происходит резкое изменение:кора дестабилизируется, образуются новые горные породы, и мы видим геохимические признаки, все больше напоминающие то, что мы видим в современной тектонике плит «.
Напротив, древнейшие цирконы сохранили свидетельства существования глобального слоя протокры. Согласно исследованию, получен в результате переплавки мантийных пород, которые оставались стабильными на протяжении 600 миллионов лет.
Признаки глобальных перемен
Исследование обнаружило аналогичный переход к современным субдукционным условиям в цирконах из других частей мира, датируемый примерно 200 миллионами лет после южноафриканских цирконов. Мы видим признаки значительных изменений на Земле между 3,8 и 3,6 миллиарда лет назад, и вполне возможна эволюция в сторону тектоники плит - сказал Драбон.
Результаты, хотя и не окончательные, предполагают, что глобальные изменения, возможно, начались и прекратились в отдельных местах, прежде чем превратиться в эффективный глобальный двигатель постоянно движущихся плит, который мы видим сегодня.
Тектоника плит формирует атмосферу Земли, а также ее поверхность. Выбросы вулканических газов и образование новых силикатных пород, которые поглощают большое количество углекислого газа из атмосферы, сглаживают большие колебания температуры из-за избытка или недостатка парниковых газов. Без всей переработки и образования новой корки мы могли бы метаться между обжигающе горячим и ледяным холодом Сказал Дракон. Это своего рода термостат для погоды .
До сих пор тектонику плит наблюдали только на Земле, и для того, чтобы планета была обитаемой, может быть важно, что делает происхождение движений плит интересным для исследований раннего развития жизни.
Имеющиеся у нас сведения о древнейшей Земле действительно ограничены, но наблюдение аналогичного перехода в столь многих разных местах делает вполне вероятным, что это могло быть глобальное изменение процессов в земной коре Сказал Дракон. На Земле происходила какая-то реорганизация .
