Открытие, меняющее геологию: как ранняя кора Земли оказалась схожа с сегодняшней

Новое исследование радикально меняет наши представления о том, как формировалась Земля на самых ранних этапах своего существования.

Согласно выводам ученых, опубликованным в журнале Nature, химический состав самой древней земной коры (возрастом около 4,5 миллиарда лет) оказался схож с современной континентальной корой.

Это открытие ставит под сомнение устоявшуюся теорию о том, что такие химические особенности появились лишь с началом тектоники плит. Возможно, фундаментальные признаки континентов сформировались гораздо раньше, чем считалось ранее.

Исследование возглавил профессор Саймон Тёрнер из Университета Маккуори (Австралия) при участии специалистов из университетов Великобритании, Франции и других австралийских учреждений.

"Наши результаты значительно меняют взгляд на самую раннюю геологическую эпоху Земли. Ранее считалось, что тектоника плит (когда литосферные плиты погружаются друг под друга) необходима для формирования характерного "отпечатка” континентальной коры. Но теперь мы видим, что этот химический след был уже в первой, так называемой протокоре. Это требует пересмотра существующих моделей", — поясняет Тёрнер.

Долгие годы геологи пытались установить, когда именно началась тектоника плит — процесс, который, возможно, создал условия для зарождения жизни.

Одним из ключей к разгадке стал ниобий: его пониженное содержание в породах субдукционных зон долгое время считалось признаком ранней тектоники. Но все попытки точно датировать такие породы приводили к разным, порой противоречивым результатам.

Профессор Тёрнер поставил под сомнение саму постановку задачи. Вместе с коллегами из шести университетов он разработал математические модели, отражающие условия ранней Земли, покрытой океаном расплавленных пород и формирующимся ядром.

Моделирование показало, что ещё в гадейском эоне (4,5-4,0 млрд лет назад) земная кора уже могла приобрести те же химические свойства, что и современные континенты — даже без участия тектоники плит.

Расчеты показали, что в условиях ранней Земли элемент ниобий становился "любителем металлов", сидерофильным, и притягивался к железу, уходя в ядро планеты через расплавленный магматический океан.

"Мы обнаружили связь между формированием ядра, перемещением сидерофильных элементов и загадочной нехваткой ниобия в континентальной коре", — поясняет Тёрнер.

Это может объяснить, почему такие химические особенности встречаются в породах континентов всех времён — от самых древних до сравнительно молодых: они просто унаследованы от самой первой коры, образовавшейся после формирования ядра, но до масштабной метеоритной бомбардировки.

Исследование предполагает, что химическая подпись континентальной коры появилась ещё до того, как Земля обрела стабильную тектоническую активность. Ранняя кора могла разбиваться на фрагменты, часть которых утолщалась и становилась зачатками будущих континентов.

В то же время между этими фрагментами, возможно, происходило формирование океанической коры — подобно тому, как это происходит сегодня на дне океанов.

На раннем этапе Земля подвергалась массированной метеоритной бомбардировке, что приводило к разрушению и постоянной реконструкции земной поверхности. Возможно, в то время тектоника плит происходила неравномерно — то запускаясь, то останавливаясь из-за внешних ударов.

Ситуация стабилизировалась примерно 3,8 миллиарда лет назад, когда частота столкновений с метеоритами резко снизилась. С этого момента тектоника плит, скорее всего, стала постоянным и самоподдерживающимся процессом, передает phys.

Уточнения

Земна́я кора́ — внешняя твёрдая оболочка (кора) Земли, верхняя часть литосферы. С внешней стороны большая часть коры покрыта гидросферой, а меньшая находится под воздействием атмосферы.