Ученые давно задавались вопросом, как возникла глобальная система переработки поверхности Земли
Огромное количество отложений, вымытых эрозией с континентов Земли, было необходимо, чтобы смазать колесо тектоники плит, предполагают ученые. Идея предлагает новый взгляд на давние загадки о происхождении и эволюции глобальной системы рециркуляции поверхности планеты, уникальной для Солнечной системы.
Недра Земли удерживают много тепла даже через 4,6 миллиарда лет после образования планеты. В течение первых 1-1,5 миллиардов лет истории Земли внутренности планеты были слишком горячими, чтобы литосфера могла остыть и сгуститься (SN Online: 21 сентября 2017 г.). Это один из необходимых компонентов современной тектоники плит, продолжающихся столкновений и разделений больших «плит» литосферы, кусочков головоломки, составляющих твердую внешнюю оболочку планеты.
В конце концов планета достаточно остыла, чтобы образовалась кора. А затем, около 3 миллиардов лет назад, возникли первые континенты Земли. Это в конечном итоге добавило еще один ключевой компонент, позволивший начать тектонику плит, утверждают геофизик Стефан Соболев и геолог Майкл Браун в журнале Nature от 6 июня. Исследователи говорят, что огромное количество отложений, соскобленных ледниками с континентов, было необходимо, чтобы запустить танец литосферы. Этот мягкий осадок медленно откладывался в глубоких океанских впадинах, где уменьшал трение между опускающейся или погружающейся плитой и лежащей выше плитой, ускоряя тектонику плит.
Гигантские притоки наносов в океаны, связанные с глобальными оледенениями, такими как событие, которое длилось от 750 до 630 миллионов лет назад, могут объяснить, почему тектоника плит иногда набирает обороты, Соболев и Браун говорят. И отсутствие таких отложений в горной летописи может также объяснить периоды вялых тектонических движений, в том числе бурный миллиард, период литосферной и эволюционной стабильности между 1,8 миллиардами и 800 миллионами лет назад.
Плита со смазкой
Три периода глобального оледенения, приведшие к интенсивной континентальной эрозии за последние 3 миллиарда лет, коррелируют со временем повышенного движения плит, говорится в исследовании. Исследователи говорят, что эродированные отложения помогли ускорить субдукцию и, следовательно, тектонику плит, уменьшив трение на границе раздела плит.
Соболев из Потсдамского университета в Германии и Браун из Мэрилендского университета в Колледж-Парке объединили данные о том, как отложения уменьшают трение в зонах субдукции в наше время, с геологическими записями оледенения и рост гор, а также геохимические данные, подтверждающие скорость древней субдукции. На основе этих наборов данных команда создала единую картину того, когда тектоника плит ускорилась или замедлилась за последние 4 миллиарда лет истории Земли.
Цикл ускорился в три раза, как выяснила команда, причем каждый период длился не менее нескольких сотен миллионов лет. Первый начался около 2,8 млрд лет назад, второй - около 2,3 млрд лет назад, а третий - около 750 млн лет назад. Каждый из этих периодов времени соответствует времени, когда эрозия континентов также усилилась, доставляя в океаны большие количества наносов, которые затем могли бы смазывать погружающиеся плиты.
Самый ранний период последовал за первоначальным поднятием континентов из океанов. И все три последовали за крупными периодами оледенения. Ледники эффективно разрушают землю, сбрасывая наносы впереди себя и, в конечном счете, в море. Крупнейшее событие поверхностной эрозии в истории Земли, известное как Великое несогласие, последовало за великим оледенением Земли в виде снежного кома. Это событие, по словам исследователей, положило начало современной эре активной непрерывной тектоники плит.
Гипотеза «интересная», но для ее проверки предстоит еще много работы, говорит Уитни Бер, геолог из ETH Zurich, написавшая комментарий в том же номере журнала Nature.
Например, отмечает она, существует конкурирующее влияние высокогорного рельефа, который производит больше наносов, и увеличение трения, которое также может создавать эта дополнительная масса. А поскольку литосфера и климат Земли сегодня отличаются от прошлого, говорит она, необходимо проделать дополнительную работу, чтобы определить смазывающую способность древних отложений.