Новое исследование отодвигает начало тектоники плит на эпоху зарождения жизни на Земле.

Новости МирТесен

В ходе эксперимента шотландские геофизики установили, что тектоническая активность Земли началась значительно раньше, чем считалось ранее. Движение литосферных плит и сопутствующие ему процессы, возможно, стали причиной возникновения жизни на планете.

Континентальная кора — это тип земной коры, расположенный под материками, их шельфовыми зонами и крупными островами. Она занимает около 40 процентов поверхности Земли, а ее средняя толщина варьируется от 35 до 45 километров. Эта кора состоит из трех слоев: верхнего осадочного, гранитного и базальтового. Границы нижнего слоя пока не достигнуты человеком; самая глубокая пробуренная скважина — Кольская, ее глубина составляет 12 262 метра).

По мнению ученых, первые фрагменты континентальной коры сформировались на Земле в архее — примерно три-четыре миллиарда лет назад — и первоначально могли состоять из базальта (магматической вулканической горной породы). Конкретные процессы, приведшие к формированию континентальной коры, ученым пока не удалось установить, существуют лишь различные гипотезы.

Согласно одной из версий, формирование этой коры могло произойти благодаря тектоническим процессаам. Внешняя твердая часть Земли состоит из нескольких литосферных плит, которые перемещаются по поверхности мантии и взаимодействуют, погружаясь вглубь планеты. Это взаимодействие порождает зоны сейсмической и вулканической активности на границах плит, а также способствует формированию гор и других элементов рельефа. Таким образом, тектоника литосферных плит инициировала процессы, благодаря которым Земля развивалась и формировались континенты.

В этой гипотезе присутствует определенная сложность. Недавние сейсмические исследования земных недр, которые ученые проводили в разных частях света, показывали, что глобальные движения литосферных плит начались два-три миллиарда лет назад, то есть уже после образования континентальной коры.

Однако в новой работе, опубликованной в журнале Nature Geoscience, шотландские геофизики из Эдинбургского университета провели исследование, призванное опровергнуть существующие представления о невозможности формирования континентальной коры посредством тектоники плит.

Ученые изучили образцы магматических вулканических пород, добытых на океаническом плато Онтонг-Ява в Тихом океане. Эти породы имеют характеристики, схожие с базальтами, из которых образовалась континентальная кора в период 3,6–4 миллиарда лет назад.

«Мы использовали образцы базальтов, сформировавшиеся из мантии при температуре 1500–1600 градусов Цельсия, поскольку эти условия схожи с теми, что существовали при образовании базальтов, составлявших древнюю континентальную кору», — пояснил один из авторов исследования Алан Хасти.

Чтобы воссоздать условия, существующие в мантии, шотландские исследователи провели лабораторные эксперименты при температуре 1500–1650 градусов Цельсия. Затем они определили, при каком давлении – от 1,2 до 1,4 гигапаскалей (ГПа), что эквивалентно давлению на глубине 40-50 километров – минералы, составляющие некоторые магматические породы, сохраняют свою структуру, а при каком начинают разрушаться. Исследователи отметили, что выбранное давление соответствует условиям, существовавшим на значительной глубине земной коры в архее.

Эксперимент продемонстрировал, что формирование изученных минералов возможно лишь при конкретных тектонических условиях, существовавших в период с 3,6 до 4 миллиардов лет назад. Исходя из этого, геофизики полагают, что тектоническая активность, даже в ее зачаточной форме, начала развиваться на Земле примерно четыре миллиарда лет назад.

Согласно результатам исследования, если считать, что движение литосферных плит на Земле стартовало в архее, то уже в этот период на планете могли существовать вулканы. Таким образом, ученые полагают, что вулканические газы, такие как метан и оксид углерода, выбрасываемые во время извержений, могли оказать значительное влияние на зарождение жизни, выступив в качестве источника пробиотических молекул, из которых впоследствии сформировались первые бактерии.

В настоящее время, согласно научным данным, жизнь на Земле зародилась в архейскую эру — не менее 3,7 миллиарда лет назад. То есть во времена, когда, по мнению шотландских геофизиков, и была запущена тектоническая активность.