Тектонический сдвиг: Земля оказалась подвижной уже 3,5 миллиарда лет назад
Новые данные, полученные группой геофизиков из Harvard University, заставляют по-новому взглянуть на раннюю историю нашей планеты. Согласно исследованию, опубликованному в журнале Science, земная кора находилась в движении уже 3,5 миллиарда лет назад — значительно раньше, чем предполагалось ранее. Это открытие не только уточняет хронологию формирования тектонических плит, но и ставит под сомнение прежние представления о «застывшей» молодой Земле.
Планета, которая никогда не стояла на месте
История Земли во многом записана в её тектонических плитах. Их движение на протяжении миллиардов лет формировало континенты, открывало океаны и создавало условия для возникновения жизни. Однако ключевой вопрос долгое время оставался без ответа: когда именно началось это движение?
Долгое время существовали различные гипотезы. Одни ученые считали, что сразу после формирования Земли 4,5 миллиарда лет назад её кора уже была подвижной. Другие утверждали, что планета долгое время оставалась «статичной» — с единой жесткой оболочкой.
Новая работа предлагает наиболее убедительное на сегодня доказательство ранней тектонической активности.
Магнитные следы древней Земли
Ключ к открытию — древние породы из региона Пилбара в Западной Австралии. Эти породы относятся к архейскому эону и сохранили в себе уникальные свидетельства ранней истории Земли, включая следы одноклеточной жизни.
Именно здесь исследователи под руководством профессора Roger Fu и его коллеги Alec Brenner применили метод палеомагнетизма — изучения «магнитной памяти» горных пород.
Этот метод позволяет определить, как располагались древние минералы относительно магнитного поля Земли в момент их формирования. По сути, каждая частица становится своеобразным «компасом», фиксирующим положение материков в прошлом.
«Мы можем сказать, что 3,5 миллиарда лет назад плиты уже двигались по поверхности Земли», —
отмечает Брэннер.
Масштабное исследование: сотни образцов и годы работы
Ученые проанализировали более 900 образцов пород из свыше 100 точек в районе так называемого Купола Северного Полюса (North Pole Dome). Каждый образец извлекался в виде цилиндрического керна, а его ориентация тщательно фиксировалась в полевых условиях.
В лаборатории образцы подвергались нагреву до 590°C, что позволяло «сбросить» более поздние магнитные сигналы и выявить первичные, древнейшие данные.
Работа заняла несколько лет и потребовала колоссальных усилий, но результат превзошел ожидания исследователей.
Движение плит 3,5 миллиарда лет назад
Анализ показал, что участок земной коры в регионе Пилбара за относительно короткий геологический период — около 30 миллионов лет — сместился по широте с 53 до 77 градусов. Это соответствует движению со скоростью в десятки сантиметров в год — вполне сопоставимой с современными тектоническими процессами.
Более того, этот участок коры повернулся более чем на 90 градусов по часовой стрелке.
Для сравнения, другой древний регион — Барбертонский зеленокаменный пояс в Южной Африке — в тот же период оставался практически неподвижным у экватора. Это свидетельствует о том, что ранняя Земля уже была разделена на отдельные движущиеся блоки.
Переписывая теорию формирования Земли
Открытие имеет фундаментальное значение для геологии. Оно опровергает гипотезу о «стагнирующей оболочке» (stagnant lid), согласно которой ранняя Земля представляла собой единый неподвижный слой.
Теперь очевидно: уже 3,5 миллиарда лет назад литосфера была фрагментирована, и отдельные её части двигались относительно друг друга.
Однако ученые пока не могут точно сказать, как именно выглядела эта ранняя тектоническая система. Возможны три сценария:
- стагнирующая оболочка (полностью неподвижная) — теперь практически исключена;
- «вялое» движение плит;
- эпизодическая тектоника, когда движения происходили периодически.
Новые данные указывают, что движение плит уже существовало, но характер этого процесса отличался от современного.
Древнейший переворот магнитного поля
Еще одним неожиданным результатом стало обнаружение самого древнего известного магнитного «переворота» — геомагнитной инверсии. Это явление, при котором магнитные полюса Земли меняются местами, ранее считалось значительно более поздним феноменом.
Магнитное поле Земли формируется за счет движения расплавленного железа в ядре планеты — процесса, известного как геодинамо. Сегодня такие инверсии происходят нерегулярно — последняя случилась около 780 тысяч лет назад.
Но новые данные показывают, что подобные процессы существовали уже 3,5 миллиарда лет назад, хотя, возможно, происходили реже и в иной форме.
Земля как уникальная планета
По словам исследователей, именно тектоника плит могла сыграть ключевую роль в том, что Земля стала обитаемой.
Движение литосферы регулирует климат, перераспределяет химические элементы и создает условия, необходимые для развития жизни. Без тектоники наша планета могла бы остаться «обычным» небесным телом, лишенным сложной геологической и биологической эволюции.
«В какой-то момент Земля стала чем-то особенным, и тектоника, вероятно, сыграла в этом решающую роль», —
отмечает профессор Фу.
Что это значит для науки
Открытие команды Гарварда не только уточняет дату начала тектонических процессов, но и меняет сам подход к изучению ранней Земли. Теперь ученым предстоит ответить на новые вопросы:
- как именно запускалась тектоника плит;
- как она эволюционировала;
- и какую роль сыграла в зарождении жизни.
Одно ясно уже сейчас: наша планета была динамичной гораздо раньше, чем считалось. И эта динамика, возможно, стала одной из причин того, что Земля сегодня — единственный известный мир, где существует жизнь.
Ранее журналисты сайта «Пронедра» писали, что космический «лазер» нацелен на Землю: что на самом деле обнаружили астрономы
