Динамика Аида
Неудобное место, земля - хаотичный огненный шар, еще без воды и твердой земли: так ученые представляют первые дни нашей планеты. Однако появляется все больше признаков того, что вскоре восторжествовал определенный геологический порядок - и даже первые тектонические плиты двигались.
Аид: место мертвых и подземный мир греческой мифологии - не особенно уютное место для сосланных туда. Поэтому также уместно, что геологи окрестили первую фазу жизни на земле его именем Гадайкум. Он начинается с рождения планеты около 4,6 миллиарда лет назад и заканчивается 800 миллионов лет спустя, когда ее вытесняет архей.
Изначально наша нынешняя родина вращалась вокруг Солнца как раскаленный добела сгусток магмы - под шквалом метеоритов и астероидов, которые, однако, также неуклонно увеличивали массу и окружность Земли. За одним исключением: примерно через сто миллионов лет после нулевого часа Земли она столкнулась с протопланетой, которая выбила из ее тела большой кусок, тем самым создав Луну. Удар ускорил вращение Земли, так что более частые циклы дня и ночи помогли охладить огненный шар. В то же время более тяжелые элементы опустились к ядру Земли, а более легкие, такие как кремний и кислород, медленно сформировали мантию и кору.
Медленно начала формироваться сегодняшняя земля, но выжило не так много свидетелей того времени - слишком экстремальными были условия, слишком часто земные породы проходили цикл плавления и кристаллизации. К счастью для ученых-геологов, таких как Мишель Хопкинс и ее коллеги из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, несколько очень прочных небольших минералов пережили целую вечность: цирконы, соединения циркония и силикатов, обнаруженные в Джек-Хиллз в Австралии.
Ад ненадолго?
С помощью этих цирконов, некоторым из которых до 4,2 миллиарда лет, геологи уже доказали, что твердая земная кора и даже океаны могли образоваться еще в хадее - на несколько сотен миллионов лет раньше, чем предполагалось ранее. Команда Хопкинса делает еще один шаг вперед: после геохимического и физического анализа около 400 различных цирконов того времени они предполагают, что земная кора не только уже существовала в то время, но и была очень динамичной..
Три четверти включений, обнаруженных исследователями в цирконах, составляют мусковиты и кварцы, оба из которых были одинаково распространены. Однако в такой среде они остаются стабильными только при температуре ниже 800 градусов по Цельсию и при давлении более четырех килобар. Химический состав мусковитов и роговых обманок, которые также были обнаружены, еще больше ограничивал внешние условия. Согласно этому, температура в месте рождения цирконов была около 700 градусов по Цельсию, а давление в расплавленной породе не менее 7 килобар - условия, которые даже в экстремальном мире Гадея, вероятно, возникли на глубинах от 10 и 30 километров.
Если предположить, что горные породы также имели среднюю проводимость 2,5 Вт на метр и Кельвин в то время, тепловой поток составлял около 75 милливатт на квадратный метр (мВт/м 2). Поэтому она несколько ниже, чем сегодняшнее среднее значение для Земли, и значительно ниже, чем у гадейских и архейских - они колеблются между 150 и 400 мВт/м2
Древнее движение?
Во времена Гадея радиоактивный распад нагревал планету в три раза сильнее, чем сегодня, и Земля охлаждалась со скоростью от 50 до 100 градусов по Кельвину за миллиард лет. Таким образом, 75 мВт/м2 должны составлять относительное минимальное значение для этого возраста - обычно оно было как минимум в три раза выше. Однако единственные магматические среды, на долю которых сегодня приходится одна треть средних глобальных потоков тепла, находятся только в зонах субдукции: регионах, где океаническая кора погружается в мантию, относительно охлаждая нависающий клин плиты, под которой она находится.
Цирконы, таким образом, произошли из магмы, расплавившейся на краях плит. Или, говоря проще: более четырех миллиардов лет назад земная кора, разделившись на отдельные фрагменты, перемещалась по планете, погружалась или сталкивалась с другими обломками твердой породы. Если результаты Хопкинса и Ко подтвердятся, это станет беспрецедентным скачком во времени для геологов: до сих пор они датировали первый дрейф плит почти 3,2 миллиарда лет назад.