Рождение континентов: новая теория о роли мантийных плюмов в архейской Земле
Земля — единственная известная планета с континентальной корой, обширными массивами суши, которые не только определяют ее геологический облик, но и создают условия для жизни. Однако вопрос о том, как сформировались первые континенты более 2,5 миллиардов лет назад, остается одной из самых интригующих загадок в науках о Земле. Долгое время ученые спорили, были ли эти процессы похожи на современную тектонику плит или же происходили по иному сценарию. Новое исследование геологов из Гонконгского университета (HKU), опубликованное в Science Advances, предлагает революционный взгляд на эту проблему.
Ученые под руководством Динъи Чжао и Сянсун Вана изучили древние гранитоидные породы (TTG) возрастом около 2,5 млрд лет, обнаруженные в северном Китае. Эти породы, состоящие из тоналита, трондьемита и гранодиорита, являются основными компонентами древней континентальной коры. Используя передовые методы анализа цирконов — микроскопических минералов, сохраняющих химические следы своего образования, — исследователи обнаружили, что TTG сформировались в условиях высоких температур и низкого содержания воды.
Этот вывод противоречит традиционной гипотезе о том, что ранние континенты образовались в зонах субдукции, где одна тектоническая плита погружается под другую. Вместо этого данные указывают на роль мантийных плюмов — гигантских потоков горячего материала, поднимающихся из глубин мантии.
Двухэтапная модель формирования континентов
Ученые предложили модель, объясняющую формирование TTG в два этапа:
- Около 2,7 млрд лет назад мантийный плюм привел к образованию толстых базальтовых отложений на океаническом дне.
- Около 2,5 млрд лет назад новый плюм вызвал частичное плавление этих базальтов, что привело к образованию более легких гранитоидных пород, которые и стали основой первых континентов.
Кроме того, исследователи выявили явление гравитационного проседания (просачивания), при котором поверхностные породы постепенно опускались в более горячие слои мантии.
Значение для науки
Это открытие имеет фундаментальное значение для понимания ранней геодинамики Земли. Оно подтверждает, что в архейскую эру доминировали процессы, отличные от современной тектоники плит, а мантийные плюмы играли ключевую роль в формировании континентальной коры.
Как отметил профессор Гочунь Чжао, анализ содержания воды и изотопов кислорода в цирконах позволил четко различить породы, образованные в условиях мантийных плюмов и зон субдукции. Это открывает новые возможности для изучения эволюции других планет, где тектоника плит отсутствует.
Исследование гонконгских ученых не только пересматривает традиционные представления о формировании континентов, но и демонстрирует, как современные геохимические методы могут раскрывать тайны древней Земли. Эти результаты вносят важный вклад в дискуссию о ранней геодинамике и подчеркивают уникальность нашей планеты в Солнечной системе.