Подо льдом Антарктиды нашли следы древних гор масштаба Гималаев, которые могли помочь расцвету сложной жизни
Под ледяным щитом Антарктиды могут сохраняться глубинные корни древней горной системы, которая около 650–450 миллионов лет назад могла быть сопоставима по масштабу с современными Гималаями. Исследователи связывают образование и последующее разрушение этих гор с поступлением огромного количества питательных веществ в древние океаны и созданием условий, благоприятных для роста содержания кислорода и последующего разнообразия животных.
Геологи Бэй Чэнь и Иэн Кэмпбелл из Австралийского национального университета восстановили историю древних гор по цирконам — чрезвычайно устойчивым минералам, способным сохранять информацию о возрасте и условиях формирования пород в течение сотен миллионов и даже миллиардов лет. Исследователи использовали 1712 новых анализов цирконов из осадков, вынесенных ледниками Антарктиды в океан, и сопоставили их с ранее полученными данными.
Более 99,5% поверхности Антарктиды покрыто льдом, поэтому непосредственно исследовать большую часть её коренных пород невозможно. Ледники, однако, разрушают породы под ледяным щитом и переносят их частицы к побережью. Содержащиеся в этих осадках цирконы позволяют получить сведения о геологическом строении скрытых областей континента.
Особенно сильный возрастной пик исследователи обнаружили между 650 и 450 миллионами лет назад. На этот интервал приходится около 40% датированных антарктических цирконов. Именно в это время происходило объединение материковых блоков в суперконтинент Гондвана. Столкновения территорий, соответствующих современной Антарктиде, Индии, Австралии и югу Африки, сопровождались интенсивным горообразованием.
Химический состав части цирконов соответствует породам, формировавшимся и перерабатывавшимся глубоко в коре во время мощных столкновений континентов. На этом основании авторы предполагают, что в районе современной Антарктиды существовали горные системы гималайского типа. Сами древние вершины давно уничтожены эрозией, однако их глубинные части и продукты разрушения могут сохраняться под современным ледяным щитом.
Следы этого разрушения обнаруживаются далеко за пределами Антарктиды. Цирконы из юго-восточной Австралии имеют сходные возрастные и изотопные характеристики, что указывает на общий источник. Исследователи предполагают, что осадки переносились от древних антарктических гор через закрывавшийся океанический бассейн и сформировали огромную подводную систему отложений.
Только сохранившаяся в юго-восточной Австралии часть этой системы по объёму сопоставима с современным Бенгальским подводным конусом выноса — крупнейшим современным скоплением речных осадков такого типа. При этом доля цирконов возрастом 650–450 миллионов лет в антарктических образцах примерно в 4,5 раза выше, чем в австралийских. Авторы допускают, что основная часть древней системы осадков под Антарктидой могла быть ещё крупнее и относиться к крупнейшим подобным образованиям в геологической истории Земли.
Разрушение столь больших горных систем могло заметно изменить химический состав океанов. Выветривание пород высвобождает фосфор, железо и другие элементы, необходимые морским фотосинтезирующим организмам. Увеличение поступления этих веществ могло повысить первичную продуктивность океана и образование кислорода.
Одновременно огромные потоки осадков способствовали быстрому захоронению органического углерода и пирита. При таком захоронении меньше кислорода расходуется на их последующее окисление, что создаёт условия для накопления кислорода в окружающей среде. Авторы связывают этот механизм с ранее предложенной гипотезой о влиянии так называемых супергоров на кислородный режим Земли и развитие сложной жизни.
Период существования и интенсивного разрушения гор Гондваны частично совпадает с крупными изменениями биосферы позднего неопротерозоя и раннего палеозоя. Около 539 миллионов лет назад началась кембрийская диверсификация животных, когда в геологической летописи быстро появилось множество сложных организмов и основных планов строения животных.
Исследование не устанавливает, что именно антарктические горы вызвали кембрийскую диверсификацию. Связь основана на совпадении геологического времени и предполагаемом механизме поступления питательных веществ, захоронения углерода и изменения кислородного режима. Оценки времени и масштаба древнего повышения содержания кислорода также остаются неопределёнными, а признаки изменений окислительных условий известны уже примерно 800 миллионов лет назад.
Дальнейшее исследование пород и осадочных толщ под ледяным щитом Антарктиды может показать, насколько велик был древний горный пояс и действительно ли под континентом сохранились его глубинные корни и гигантская система отложений.
Исследование в журнале Earth and Planetary Science Letters.