Древнейшие кристаллы раскрывают секреты ранней Земли: тектоника плит началась раньше, чем мы думали

Ранняя геологическая история нашей планеты во многом остается загадкой. Движение литосферных плит работает как гигантский конвейер, который со временем стирает или переплавляет большинство древних пород. Однако новое исследование, опубликованное в журнале PNAS, проливает свет на этот период благодаря крошечным природным «капсулам времени» — кристаллам циркона.

Ученые проанализировали цирконы из региона Джек-Хиллс в Западной Австралии — самые древние из известных фрагментов земной коры, некоторые из которых образовались еще в гадейский эон, около четырех миллиардов лет назад. Полученные данные убедительно показывают, что молодая Земля была не такой уж чужеродной и враждебной, как принято считать в классической науке.

Главные выводы исследования

Анализ кристаллов кардинально меняет хронологию развития планеты. Выяснилось, что движение земной коры (тектоника плит) могло начаться уже 3,3 миллиарда лет назад. Это означает, что важнейшие геологические процессы, формирующие облик планеты и перерабатывающие химические вещества, запустились на относительно раннем этапе 4,5-миллиардной истории Земли.

Кроме того, химический состав минералов продемонстрировал неожиданно высокую степень окисления пород. Для ученых это является косвенным, но весомым доказательством присутствия кислорода и, возможно, гораздо большего количества воды в ту далекую эпоху. В совокупности ранняя тектоническая активность и более благоприятная химическая среда говорят о том, что комфортные условия для возникновения жизни могли сформироваться на Земле значительно раньше, чем предполагали исследователи.

Как ученые заглянули в прошлое?

Команда под руководством геолога Шейна Хоучина из Калифорнийского технологического института применила для анализа передовые технологии. С помощью мощного источника синхротронного рентгеновского излучения (Advanced Photon Source) они детально изучили химическое состояние краев кристаллов циркона.

В результате выяснилось, что уран в этих микроскопических зонах оказался более окисленным — то есть потерявшим электроны — чем предсказывали существующие модели. Поскольку цирконы кристаллизуются непосредственно из расплавленной магмы, их химический состав служит прямой уликой того, как вулканические газы и раскаленная порода взаимодействовали с древней атмосферой.

Научная дискуссия продолжается

Геохимик Джон Вэлли уже назвал эту работу важным вкладом в понимание первого миллиарда лет существования Земли. При этом сами авторы признают, что они нашли лишь несколько фрагментов из огромной головоломки, состоящей из десятков тысяч деталей.

Более того, некоторые специалисты призывают к сдержанности в выводах. Геохимики Саймон Тернер и Хью О’Нил отмечают, что окисление урана могло быть вызвано не только составом ранней атмосферы, но и другими факторами, например, спецификой поведения газов внутри самой магмы. Чтобы поставить точку в этом вопросе и подтвердить гипотезу, научному сообществу потребуются дополнительные, еще более детальные исследования.