Около 200-300 миллионов лет назад все континенты были сжаты в единое целое — такой мир назывался Пангея. Этот гигантский суперконтинент простирался от полюса до полюса, и его берега омывал бескрайний океан. Но затем начался процесс, который навсегда изменил лик Земли: Пангея стала раскалываться. Огромные новые океаны, такие как Атлантический, раскрыли свои воды, континенты двинулись в многовековое плавание, постепенно формируя знакомую нам сегодня географию.
Долгое время ученые считали главным виновником этого грандиозного развода планетарный «теплоизоляционный» эффект. Логика была проста и элегантна: континентальная кора действует как толстое одеяло, задерживая тепло, поднимающееся из недр Земли. Когда все материки собраны в один суперконтинент, это одеяло становится особенно плотным. Накопленное под Пангеей тепло должно было аномально разогреть нижележащую мантию, слой расплавленной горной породы между корой и ядром, что в конечном итоге и привело к растяжению и расколу литосферы.
Однако новое исследование, опубликованное в журнале Earth and Planetary Science Letters, меняет этот взгляд. Ученые из Страсбургского университета во Франции провели скрупулезный анализ самых ранних слоев океанической коры, которые образовались сразу после распада Пангеи. Изучая реликты древнего океанического дна вдоль разломов Атлантического и Индийского океанов, они искали прямые доказательства того, насколько горячей была мантия в ту эпоху. Результаты оказались неожиданными: температура мантии под расколовшимся суперконтинентом не была катастрофически высокой. В одних местах она была лишь незначительно повышена, а в других и вовсе оставалась близкой к среднестатистической норме. Это ставит под сомнение гипотезу о глобальном «тепловом ударе» и заставляет ученых искать более сложные механизмы, управлявшие жизненным циклом суперконтинентов.
(220 миллионов лет назад) © Wikipedia
Чтобы понять, как исследователям удалось заглянуть в прошлое на сотни миллионов лет, нужно разобраться в методе их работы. Сама мантия для нас недоступна, а большая часть древней океанической коры уже давно была уничтожена, погрузившись обратно в недра Земли в зонах субдукции. Поэтому ученые используют косвенные данные. Ключевым индикатором температуры мантии служит толщина океанической коры. Когда мантийные породы поднимаются вверх под срединно-океаническими хребтами, давление падает, и они начинают плавиться. Чем горячее мантия, тем интенсивнее идет процесс плавления и тем больше расплавленной магмы извергается, формируя более толстую кору. Средняя толщина современной океанической коры составляет около 6,1 километра. Если бы под Пангеей мантия была перегрета, ранняя кора должна была бы быть значительно толще.
Вопреки ожиданиям, анализ показал, что кора, образовавшаяся сразу после распада, лишь немного превышала современные показатели. Исследователи выявили две основные группы значений. Первая группа, представленная в основном породами из экваториальной части Атлантики, имела толщину около 5,5 километра, что даже ниже среднего современного уровня.
Ученые предполагают, что это может быть связано с «холодной» термической аномалией, вызванной влиянием толстой континентальной литосферы, которая существовала в этом регионе до начала разлома. Вторая группа пород показала среднюю толщину около 6,7 километра. Это превышение, согласно расчетам, говорит о повышении потенциальной температуры мантии всего лишь на 9–15 градусов Цельсия. Даже в центральной Атлантике, где кора достигла толщины 9 километров, перегрев мантии оценивается максимум в 60 градусов. Эти цифры далеки от картины экстремально и равномерно разогретого слоя под всей Пангеей.
Более того, исследователи проследили динамику изменения толщины коры во времени. Статистический анализ выявил слабую тенденцию к ее уменьшению: примерно на 1,5 метра за миллион лет. Если бы это утоньшение было связано исключительно с остыванием мантии после распада суперконтинента, то скорость охлаждения составила бы ничтожные 0,04–0,06 градуса за миллион лет. Этот показатель удивительным образом совпадает с общепланетарными оценками векового охлаждения Земли, которое составляет около 30–50 градусов за миллиард лет. Иными словами, мантия под Атлантическим и Индийским океанами остывала с той же равномерной скоростью, что и вся планета в целом, а не переживала резкий сброс накопленного под «одеялом» тепла.
Все эти данные приводят к неизбежному выводу: распад Пангеи был вызван не просто накоплением тепла. Картина оказалась гораздо более сложной и многогранной. Вероятно, решающую роль сыграло сочетание факторов. Это и глобальные тектонические напряжения, растягивающие литосферу, и наличие древних слабых зон в континентальной коре, таких как системы разломов, которые служили линиями разлома. В некоторых регионах локальные термические поднятия, или плюмы, могли способствовать процессу, но их влияние было ограниченным, а не всепланетным.
Понимание того, как рождаются и умирают суперконтиненты, выходит далеко за рамки чисто геологического интереса. Эти циклы формируют климат планеты, изменяя циркуляцию океанских течений и влияя на процессы выветривания горных пород, которые, в свою очередь, регулируют уровень углекислого газа в атмосфере. Мощнейшие вулканические извержения, сопровождающие раскол, выбрасывали в воздух колоссальные объемы парниковых газов, влияя на биосферу и ход эволюции.
Новое исследование, основанное на измеримых данных и точных количественных оценках, рисует более точную картину прошлого. Оно показывает, что даже такие судьбоносные для планеты события, как распад суперконтинента, могли быть вызваны не катастрофическими аномалиями, а сложным взаимодействием региональных процессов и незначительных, на первый взгляд, изменений глубоко под землей. Это напоминание о том, что внутренняя жизнь нашей планеты гораздо сложнее и интереснее, чем кажется на первый взгляд.