Анализ химического состава кристаллов циркона, найденных в Южной Африке, предоставил ученым данные, подтверждающие самые ранние свидетельства движения литосферных плит. По всей видимости, примерно 3,8 миллиарда лет назад поверхность Земли утратила свою стабильность и на ней начались тектонические процессы.
Земная кора и верхняя часть мантии, находящаяся под ней, фрагментированы на литосферные плиты. Тепло, исходящее от ядра, вызывает движение вязких слоев мантии, расположенных под этими плитами, что приводит к тектонической активности, проявляющейся в извержениях вулканов, землетрясениях и образовании горных хребтов. Долгое время существовали разные точки зрения относительно времени формирования современной земной коры: оценки колебались от четырех миллиардов до 800 миллионов лет назад. Эта неопределенность объясняется недостатком геологических данных о ранней Земле, поскольку циркуляция веществ на поверхности плит непрерывно стирает следы прошлого. В настоящее время на планете практически не сохранилось пород, возраст которых относится к первым 500 миллионов лет ее существования.
Американские ученые получили возможность более точно установить время начала тектонической активности на Земле. В ходе исследований в Южной Африке было обнаружено 33 кристалла силикатного минерала циркона, залежь которых образовалась в период от 3,3 до 4,15 миллиарда лет назад. Цирконовые кристаллы, описанные в статье для журнала AGU Advances, содержали древнейшие свидетельства субдукции — погружения одной литосферной плиты под другую.
Анализ изотопов гафния и микроэлементный состав цирконов позволили установить условия их формирования. Цирконы, возраст которых не превышает 3,8 миллиарда лет, образовались в горных породах, подвергшихся воздействию давления и температуры, сопоставимых с условиями, характерными для современных зон субдукции. Более древние цирконы, в свою очередь, сформировались в результате плавления мантийных пород, которые сохраняли стабильность на протяжении 600 миллионов лет.
Приблизительно 3,8 миллиарда лет назад поверхность Земли утратила свою устойчивость, и на ней зародились первые тектонические процессы. По мнению исследователей, этот переход произошел постепенно. Возможно, изменения проявлялись в отдельных точках планеты, прежде чем трансформировались в глобальное тектоническое движение, которое мы наблюдаем в настоящее время.
Вулканические выбросы, вызванные тектоникой плит, влияют на состав атмосферы Земли. Помимо этого, она способствует образованию силикатных пород, поглощающих углекислый газ из атмосферы, что помогает стабилизировать температурный режим. На данный момент тектоническая активность зафиксирована только на Земле — вероятно, она оказала ключевое влияние на формирование среды, благоприятной для возникновения жизни.