Земля в самом начале своей истории могла быть куда более сложной и динамичной, чем принято считать. Новые данные указывают на существование континентов уже в гадейском эоне, когда планета считалась почти полностью покрытой расплавленной породой. Эти выводы меняют взгляд не только на раннюю геологию, но и на возможные условия для зарождения жизни. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.
Кристаллы как свидетели глубокой древности
Самые древние горные породы на Земле датируются возрастом около 4,16 миллиарда лет, однако существуют минералы, которые старше этих пород. Речь идёт о цирконах — микроскопических кристаллах, сохранившихся от разрушенных древнейших пород. Благодаря исключительной прочности они пережили более 4 миллиардов лет тектонических процессов.
Единственное место на планете, где такие цирконы массово обнаружены, — холмы Джек-Хиллз в Западной Австралии. Именно они дают редкую возможность заглянуть в первые 500 миллионов лет истории Земли и понять, какие глубинные процессы в недрах планеты могли происходить в тот период.
Химия, которая меняет картину мира
Несмотря на крошечные размеры, цирконы содержат богатую химическую информацию. Они избирательно захватывают элементы из магмы, в которой формируются, и по этим следам можно судить о геологических условиях прошлого.
"Это крошечные капсулы времени, и они несут в себе огромное количество информации", — заявил профессор Университета Висконсина в Мэдисоне Джон Вэлли.
Учёные сравнили цирконы из Джек-Хиллз с образцами из зеленокаменного пояса Южной Африки, относящегося к завершению гадейского эона. Существенные различия в соотношениях ниобия и урана, а также скандия и иттербия потребовали нового объяснения процессов, происходивших в недрах планеты.
Континенты раньше тектоники плит
Анализ показал, что многие австралийские цирконы по своему составу ближе к континентальной коре, чем к мантии.
"В районе Джек-Хиллз мы обнаружили, что большинство наших цирконов не выглядят так, будто они происходят из мантии. Они похожи на континентальную кору. Похоже, что они образовались над зоной субдукции", — сказал Вэлли.
Это ставит под сомнение модель "застойной крышки", согласно которой ранняя Земля была покрыта неподвижной оболочкой без тектонических плит. Авторы предполагают более сложную картину, где мантийные плюмы вызывали частичное плавление коры и втягивание поверхностных пород в мантию. Важную роль при этом играла вода, доставленная кометами, что перекликается с вопросом о происхождении воды на Земле и её влиянии на формирование гранитов.
Значение для происхождения жизни
Гранитные породы менее плотные, чем океаническая кора, поэтому они формируют устойчивые континенты. Их существование в гадейский период означало наличие разнообразных сред — от вулканических областей до мелководных водоёмов. Это резко расширяет возможные сценарии зарождения жизни по сравнению с нестабильными океаническими островами.
"Мы предполагаем, что в истории Земли около 800 миллионов лет поверхность была пригодна для жизни, но у нас нет ископаемых доказательств, и мы не знаем, когда жизнь впервые зародилась на Земле", — сказал Вэлли.
Таким образом, ранняя Земля могла сочетать элементы застойной коры и локальной субдукции, создавая условия для формирования первых континентов и потенциально обитаемых ландшафтов.
