Геология
Википедия
Геология
Геологией называется наука о составе и строении, а также закономерностях развития Земли, остальных планет Солнечной системы и их спутников. Во время разви... читать далее »
Статьи по Геологии
13.11.2013 15:34

Раннюю Землю накрыли крышкой. Геология.

Раннюю Землю накрыли крышкой
В последние 30 лет наши знания о самых ранних периодах истории Земли — катархее и эоархее (4,56–3,60 млрд лет назад) — резко расширились, и всё же консенсуса о тогдашних геологических процессах достичь пока не удаётся. 

Одни учёные утверждают, что процессы, наблюдаемые сегодня, — от относительно мягкого вулканизма гавайского типа до более сложного дугового вулканизма, характерного, например, для Японии, — прекрасно объясняют формирование этих пород. По мнению этого лагеря, все различия — результат более высоких температур. 

Другая точка зрения гласит: эти породы образованы совершенно иными обстоятельствами, которые сегодня не наблюдаются. Вроде бы есть сведения, указывающие на длительные периоды застоя в тектонической истории, когда движение литосферных плит прекращалось. Эта модель ранней Земли получила название «неподвижной крышки» (stagnant lid). Слабое поверхностное движение и интенсивная вулканическая активность — полная противоположность нынешнему положению дел. 

Раннюю Землю мы видим ещё не чётко. (Иллюстрация BrockCooper.)

К сожалению, с тех пор сохранилась лишь очень небольшая часть земной коры: первые 500 млн лет истории Земли представлены одним-единственным маленьким обнажением в Канаде. 

Зато у нас есть минералы. Анализ древних крупинок циркона, сохранившихся в более юных осадочных породах, критически важен в описанных нами дебатах. 

В 2001 году исследовательская группа во главе с Саймоном Уайлдом из Университета им. Кёртина (Австралия) опубликовала результаты первого анализа изотопов кислорода в группе древних цирконов из области Джек-Хиллс в Западной Австралии. Некоторым из этих цирконов 4,4 млрд лет — почти ровесники Земли. Это и есть одни из последних остатков самой первой земной коры. 

Кислород из цирконов рассказал совершенно неожиданную историю. Несмотря на падение гигантских метеоритов и широко распространённый вулканизм, на поверхности ранней Земли существовала жидкая вода. 

Изучение образцов продолжили другие исследователи, которые выступили с предположением, что источником цирконов послужил гранит. Отсюда был сделан вывод о том, что тектоника плит, формирующая граниты сегодня, начала действовать на заре истории планеты. 

Эта экстраполяция была немедленно оспорена сторонниками модели «неподвижной крышки». И более тщательный повторный анализ цирконов, проведённый г-ном Уайлдом и его коллегами, нарисовал совсем другую картину. 

Цирконы, которые сохранились лучше всех и были меньше всего затронуты более поздними геологическими событиями, рассказали о планете иначе. Хотя вода действительно присутствовала в изобилии, кора состояла главным образом из базальтов, которыми сегодня сложено дно океана. К тому же цирконы, как выяснилось, представляют одну и ту же груду базальта, хотя разница в возрасте между самыми юными и самыми старыми составляет 400 млн лет. Из этого следует, что ранняя кора действительно была неподвижной. 

Недавно эстафету перехватили Крейг О'Нил из Маккуорийского университета (Австралия) и его коллеги. Для изучения катархейских процессов (4,6–4,0 млрд лет назад) по геохимии более молодых пород они избрали другой путь. 

Анализ изотопов неодима показал, что химическое смешивание в недрах Земли протекало в катархее намного медленнее, чем следовало бы ожидать при наличии тектоники плит. Полученные результаты лучше соответствуют модели «неподвижной крышки». 

О том же свидетельствуют и другие элементные системы. Например, согласно теоретическим выкладкам, платина и палладий должны были образовать сплавы с другими металлами и скопиться в ядре при формировании планеты. Следовательно, земная кора должна быть лишена этих элементов, однако мы именно оттуда их и добываем. Может быть, это та платина и тот палладий, которые были доставлены на Землю метеоритами на заключительной стадии рождения планеты? 

Однако у этих элементов ушло до странного много времени на то, чтобы смешаться в мантии. Они достигли современных концентраций только 2,9 млрд лет назад, то есть спустя 1,6 млрд лет после того, как попали на Землю. Это обстоятельство трудно согласовать с гипотезой о ранней тектонике плит, и в то же время оно прекрасно соответствует предсказаниям модели «неподвижной крышки». 

Дискуссия далека от завершения. Между тем решить эту загадку необходимо по крайней мере по двум причинам. 

Многие важные с экономической точки зрения залежи полезных ископаемых сформировались в ту древнюю эпоху, когда Земля была совсем иной. Знание о протекавших тогда процессах — это ключ к следующему поколению геологоразведки. 

Кроме того, палеонтологическая летопись говорит о том, что жизни по крайней мере 3,5 млрд лет, а изотопы углерода намекают на более глубокую древность — примерно 3,8 млрд лет. В те времена тектоники плит, возможно, ещё не было, как не было и привычной нам сейчас атмосферы, да и горные породы формировались совсем иначе. 

Приступая к поиску внеземной жизни, мы исходили из того, что пригодная к обитанию планета должна походить на Землю и обладать тектоникой плит. Но даже на Земле жизнь могла возникнуть без этой предпосылки. На протяжении всей первой половины своей истории Земля была совершенно не такой, какой мы привыкли её видеть. 



© WIKI.RU, 2008–2017 г. Все права защищены.