Анализ кристаллов циркона свидетельствует о том, что в эпоху зарождения жизни на Земле плиты ее коры были неподвижны, а тектонические процессы начались значительно позже. Это открытие дает основания для оптимизма в отношении возможности существования жизни на других планетах, где тектоника плит отсутствует.
Тепло, исходящее из недр нашей планеты, высвобождается благодаря тектонике плит – медленным горизонтальным смещениям блоков земной коры. Именно этот процесс формирует облик континентов и состав Мировой океан формирует рельеф, обогащает земную поверхность полезными ископаемыми. Зачастую утверждается, что без него существование жизни на Земле было бы невозможно. Однако, вероятно, это справедливо лишь в отношении жизни в ее нынешней форме. Когда она только начинала зарождаться, тектонических плит не существовало. К такому заключению пришли авторы статьи, опубликованной в журнале Nature.
Земля — единственная известная нам планета, на которой наблюдается тектоника плит. Однако и на ней этот процесс не начался сразу разным оценкам, по оценкам ученых, начало этой эпохи могло произойти от одного до четырех миллиардов лет назад. Однако, согласно новым данным, собранным Джоном Тардуно и его командой из Рочестерского университета (США), 3,9 миллиарда лет назад, период, когда, как полагают, появились первые признаки жизни на Земле, тектоника плит еще не функционировала, и избыточное тепло рассеивалось посредством иных процессов.
Ученые провели исследование древних пород, содержащих включения циркона. Этот минерал часто содержит примеси, обладающие магнитными свойствами и выстраивающиеся в магнитном поле Земли. Характеристики этого поля варьируются в зависимости от географической широты, поэтому ориентация этих частиц позволяет установить регион, где образовались кристаллы циркона. Обычно они формировались задолго до появления современных континентов, и циркон позволяет отследить перемещения земной коры в глубокую древность.
Геологи изучили цирконы из образцов, полученных на юге Африки и западе Австралии, и определили их возраст как 3,4–3,9 миллиарда лет. Анализ показал, что кристаллы, относящиеся ко всему этому временному периоду, формировались в идентичных магнитных условиях. По мнению ученых, это свидетельствует об их образовании на одной и той же географической широте, что подтверждает отсутствие тектоники плит в то время», — пояснил профессор Тардуно. Получается, в период формирования жизни литосферные плиты оставались неподвижны.
Несмотря на это, земная кора в тот период не была полностью инертной. Планете необходимо было высвобождать избыточное тепло мантии в космическое пространство, однако этот процесс осуществлялся без участия тектоники плит. По мнению исследователей, в ту эпоху это происходило посредством механизма «запертой крышки» ( stagnant lid). В процессе этого не происходит горизонтального перемещения блоков литосферы, они остаются неподвижными, а тепло отводится через геологически и вулканически активные разломы, расположенные между ними.
Предполагается, что именно такая тектоника свойственна сегодняшней Венере. Этот механизм менее эффективен, чем движения литосферных плит. Возможно, если бы они не запустились на молодой Земле, то нашу планету ждала бы схожая участь и она тоже превратилась бы в раскаленный, никак не приспособленный к жизни мир. «Мы считаем, что на большом масштабе времени тектоника плит крайне важна для удаления тепла, создания магнитного поля и обитаемости нашей планеты. Но в самом начале жизни и миллиард лет спустя, судя по нашим данным, в ней не было необходимости», — резюмировал Джон Тардуно.
Влияние тектоники плит на жизнь на Земле в первую очередь связано с ее ролью в углеродном цикле. Погружение краев плит в мантию приводит к удалению углерода, содержащегося в осадочных породах, что препятствует накоплению углекислого газа и сильному нагреву атмосферы. В то же время, вулканические извержения возвращают углерод на поверхность, предотвращая переохлаждение планеты. Однако, согласно новым данным, три-четыре миллиарда лет назад климат Земли оставался стабильным, даже при отсутствии данного этапа углеродного цикла.
Это имеет большое значение, так как, согласно современным взглядам, большинство потенциально обитаемых планет Галактики вращаются вокруг красных карликов. Чаще всего они находятся в приливном захвате и постоянно развернуты к звезде одной и той же стороной, что практически исключает долгосрочно работающую тектонику плит. Но раз жизнь возникла на ранней Земле без таких движений, то не исключено, что она может возникнуть и на таких планетах.