Древние кристаллы могут рассказать, когда тектонические плиты пришли в движение
Исследователи изучили крошечные капсулы времени, найденные в самых старых известных кристаллах, в попытке решить вопрос, который разделяет ученых: когда тектонические плиты Земли начали двигаться?
Тектоника плит — это научная теория, объясняющая, как основные формы рельефа создаются в результате движений плит Земли. Недавние открытия показывают, что тектоника плит сыграла решающую роль в создании пригодной для жизни Земли, на которой мы живем, и что она способствовала созданию нашей уникальной, защищающей жизнь атмосферы и невероятно стабильной температуры, когда не слишком жарко и не слишком холодно.
Континенты были сформированы тектоникой плит, что, в свою очередь, привело к созданию береговых линий и движению приливов и отливов.
Процесс столкновения плит — одна уходит под другую (субдукция) — привел к тому, что океаны изобилуют сложной жизнью. И когда происходит субдукция, генерируется магма, создавая вулканы. Активность тектонических плит может происходить даже на других планетах .
Но ученые расходятся во мнениях относительно того, когда началась активная тектоника плит. Некоторые говорят, что это было около 3 миллиардов лет назад; другие говорят, что это было 1 миллиард лет назад или меньше.
Исследователи из Университета Рочестера углубились в тектонику плит, чтобы определить, происходило ли это явление в то время, когда на Земле зародилась жизнь.
«Динамическая тектоническая природа современной Земли — одна из причин существования жизни сегодня», — сказал Вриджу Чоудхури, ведущий автор исследования. «Изучение геодинамики и литологического разнообразия ранней Земли может привести к открытию того, как впервые зародилась жизнь на нашей планете».
Исследователи изучили информацию, скрытую в маленьких кристаллах циркона из Джек-Хиллз, гряды холмов в Западной Австралии. Гадейские цирконы, самый старый из сохранившихся материалов земной коры гадейского эона Земли, образовались около 4,39 миллиарда лет назад.
Это крошечные капсулы времени, известный источник самого древнего материала земного происхождения, обнаруженного на сегодняшний день.
Земля — пока единственная известная нам планета, подвижная верхняя кора которой регулярно разрушается и создается, доставляя важные элементы, такие как железо и магний, из недр на поверхность. Тектоника плит плавит и смешивает породы для создания магмы с определенным химическим составом, что может указывать на тип тектоники, которая ее создала.
Исследователи сначала датировали кристаллы циркона, а затем работали в обратном направлении, чтобы определить химический состав магм, из которых были созданы кристаллы (материнские магмы). В этом исследовании возраст кристаллов составлял от 3,8 до 4,2 миллиарда лет. Это первый случай, когда исследователи учитывают исходную магму.
«Исходные магмы гораздо более надежные, потому что они ближе к источнику», — сказал Вриджу Чоудхури. «Наше исследование описывает содержание изотопов кремния и кислорода в цирконах и содержание микроэлементов в исходных магмах, которые ранее не были объединены и представлены».
Ученые обнаружили химическое сходство между магмами ранней Земли и современными магмами, созданными активными тектоническими плитами на Аляске, в Японии и Андах, что позволило провести сравнение между тем, что было тогда и что есть сейчас.
«Все это предполагает тектоническую преемственность от древних времен до наших дней», — сказал Дастин Трейл, соавтор работы. «То есть наше исследование показывает, что Земля миллиарды лет назад могла работать так же, как и сегодня».
Результаты исследования не могут определить, существовала ли жизнь, когда началась тектоника плит, но, по словам ученых, их данные предоставляют химические доказательства того, что тектоника плит могла произойти более 4,2 миллиарда лет назад, что может в какой-то степени разрешить спор.
Тем не менее, учитывая решающую роль тектоники плит в формировании и поддержании жизни на Земле, данные исследования могут быть важны для поиска пригодных для жизни экзопланет.