Американские и шотландские ученые проанализировали древнейшие материалы земного происхождения — цирконы из горной цепи Джек Хиллз. Им удалось установить химический состав магмы ранней Земли и предположить, что тектонические плиты в тот период вели себя точно так же, как в современности. Изучение истории тектоники Земли поможет оценить геодинамику других планет и сказать, возможно ли там зарождение жизни. Статья опубликована в Nature Communication.
Земля — единственная планета в Солнечной системе, которая имеет подвижную верхнюю кору (литосферу) со своим «жизненным циклом». Литосфера состоит из целостных блоков — литосферных плит, которые не стоят на месте, а движутся друг относительно друга со скоростью от одного до двенадцати сантиметров в год. Движение плит — это один из основных процессов, происходящих в земной коре и влияющих на формирование ее поверхности. Непрекращающиеся тектонические процессы доставляют важные для жизни химические элементы, такие как магний, кальций или железо, из недр Земли на ее поверхность. Благодаря этому первые живые организмы смогли получать полезные вещества, что позволило им развиваться. Мы многое знаем о тектонической истории, однако до сих пор геологи спорят о геодинамике в первые 500 млн лет существования Земли. В новом исследовании ученые попытались выяснить, что из себя представляла тектоническая активность на ранней Земле и как происходил этот процесс, когда сформировалась первая жизнь.
Настолько ранняя история оставалась долгое время скрытой от исследователей, поскольку не сохранилось горных пород старше 4,2 млрд лет. Однако в горной цепи Джек Хиллз, расположенной в Западной Австралии, геологи нашли цирконы, возраст которых составляет 3,7–4,2 млрд лет. Это самый древний материал земного происхождения. Цирконы — это минералы с общей формулой ZrSiO4, которые содержат в себе примеси редкоземельных и радиоактивных элементов (обычно это уран или торий). Такие минералы и проанализировала группа ученых. Сначала они узнали, какая доля урана в цирконах успела распасться за время его существования. Это позволило геологам определить возраст минералов. Затем они установили концентрацию примесей-элементов, чтобы узнать состав расплава, из которого были кристаллизованы цирконы несколько миллиардов лет назад. Используя эти данные, ученые вычислили содержание SiO2 и описали соотношение изотопов кремния и кислорода в родительском магматическом расплаве. Зная приблизительный химический состав магмы, можно реконструировать характеристики тектонических плит тех времен, когда были сформированы эти минералы.
Команда обнаружила, что магмы ранней Земли были похожи на современные магмы, которые образовались на границах активных тектонических плит, например вблизи Алеутских островов или Японии. «Это предполагает тектоническую преемственность от древних времен до наших дней. То есть наше исследование показывает, что Земля миллиарды лет назад могла вести себя так же, как и сегодня», — рассказал Дастин Трейл, соавтор исследования из Рочестерского университета. Новое исследование также говорит о том, что тектоника плит происходила более 4,2 млрд лет назад.
Изучение тектоники плит имеет большое значение для понимания истории и эволюции планеты, а также для практических нужд, связанных с добычей полезных ископаемых, охраной окружающей среды и предотвращением геологических катастроф. Но если мы поймем изменение ландшафта Земли на самых ранних эпохах ее развития, то мы сможем применить эти знания для поиска жизни на других планетах.
«Шансы возникновения жизни увеличиваются многократно, если планета обладает некоторым динамическим поведением», — отметил Вриджу Чоудхури, главный автор исследования из Рочестерского университета.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
