Удары гигантских метеоритов могли стать причиной образования континентов
Земля в настоящее время является единственной известной планетой, имеющей континенты. Однако как они формировались и развивались, пока неясно. Новое исследование, проведенное группой из Института геолого-геофизических исследований Университета Кертина в Австралии, заполняет этот пробел: считается, что гигантские метеориты являются источником этого земного "формирования".
Эта теория не нова. В течение десятилетий предполагалось, что падение метеоритов способствовало формированию континентов Земли. И на, то есть веские причины: эти удары были особенно частыми в течение первого миллиарда лет истории нашей планеты. Но до сих пор было мало доказательств в пользу этой гипотезы, которая остается открытой для обсуждения. Изучая кристаллы циркона в некоторых древнейших породах Земли в Западной Австралии, ученые наконец-то смогли заполнить этот пробел.
"Изучая крошечные кристаллы минерала циркона в породах кратона Пилбара в Западной Австралии, который представляет собой наиболее хорошо сохранившийся остаток древней земной коры, мы обнаружили свидетельства этих гигантских метеоритных ударов", — сказал доктор Тим Джонсон, первый автор . Изотопный анализ кислорода в цирконах показал, что архейский кратон Пилбара (4-2,5 млрд лет назад) был построен в три этапа.
Процесс "сверху вниз", инициированный поверхностным плавлением
Цирконы очень часто используются для датировки, поскольку они являются очень устойчивыми минералами, даже к процессам эрозии и метаморфизма; таким образом, они сохраняют точную запись древних геологических процессов. Пропорции различных изотопов кислорода могут быть использованы для оценки температуры в прошлом. Доктор Джонсон называет это "нисходящим процессом": плавление пород началось вблизи поверхности, а затем продолжилось глубже — геологические стигмы, ожидаемые после крупных метеоритных ударов.
Исследователи выделили три группы цирконов, каждая из которых соответствует одному из этапов, приведших к образованию континентов. Это началось бы с гигантских метеоритных ударов, "подобных тем, которые привели к вымиранию динозавров", — объясняет Джонсон. Гигантские удары могли запустить механизмы разрушения земной коры и привести к длительному гидротермальному изменению в результате взаимодействия с океаном.
Цирконы первой стадии образуют две различные возрастные группы: гигантский удар около 3,6 млрд. лет назад - совпадающий с самыми старыми, бедными кислородом цирконами 18 - должен был вызвать массивное плавление мантии для образования толстого мафического-ультрамафического ядра (т.е. ядра, очень богатого магнием и железом). Второе скопление цирконов с низким содержанием кислорода-18, датируемое 3,4 млрд лет назад, находится в одном ряду со сферолитами, которые были определены как самые ранние физические свидетельства гигантских столкновений на Земле.
Цирконы второй стадии (от 3,4 до 3 млрд. лет назад) в основном имеют содержание кислорода-18, аналогичное содержанию кислорода-18 в мантии; такое низкое содержание кислорода-18 указывает на то, что они кристаллизовались из магм, сформированных вблизи основания развивающегося континентального ядра. Цирконы третьей стадии (с 3 млрд лет назад) имеют более высокое содержание кислорода-18, чем в мантии, что указывает на "эффективную переработку" пород, отложившихся поверх пород земной коры, говорят исследователи.
Короче говоря, гигантский метеорит ударил в Землю, расплавив ее внешнюю оболочку. В результате удара давление на лежащую под ним мантию снизилось бы, она расплавилась и образовался бы океанический шельф. Достигнув достаточно больших размеров, это плато в свою очередь расплавилось у своего основания, образовав гранит, из которого состоят континенты.
Процесс, уникальный для нашей планеты
Между 4,1 и 3,9 миллиардами лет назад Земля (как и другие планеты земной группы) претерпела значительное увеличение количества метеоритных ударов. Этот гипотетический период в истории Солнечной системы известен как "великая поздняя бомбардировка". Почему континенты формируются только на Земле, тогда как другие планеты земной группы, а также Луна также подверглись бомбардировке? В этих других телах не было или было недостаточно воды в то время, когда поток эффектов ослаб, говорит доктор Джонсон. Тем не менее гранит нуждается в воде и энергии для формирования.
Изначально наша планета была огромным океаном магмы. Для ученого важно понять этапы формирования и эволюции континентов, хотя бы потому, что на них сегодня сосредоточена большая часть биомассы Земли, все люди и почти все важные месторождения полезных ископаемых планеты. Эти отложения являются результатом процесса, называемого дифференциацией земной коры, который начался, когда образовались первые суши. "На континентах находятся такие важнейшие металлы, как литий, олово и никель, которые необходимы для новых "зеленых" технологий, необходимых для выполнения наших обязательств по смягчению последствий изменения климата", — говорит он.
По словам исследователей, данные из других областей древней континентальной коры, по-видимому, отражают процессы, сходные с теми, которые были выявлены на кратоне Пилбара. Джонсон и его коллеги планируют проверить свою модель на других древних породах, чтобы доказать, что их находка не является специфической для изучаемого кратона, и тем самым окончательно подтвердить свою гипотезу.