Новое исследование показало, что участки земной поверхности уже 3,5 миллиарда лет назад двигались относительно друг друга, что подтверждается прямыми доказательствами, сохранившимися в древних горных породах. Результаты исследования опубликованы в журнале Science.
Это открытие указывает на то, что подвижная кора существовала на ранних этапах истории Земли и сужалась, когда планета начала вести себя иначе, чем другие каменистые миры.
В регионе Пилбара на западе Австралии слои горных пород возрастом 3,5 миллиарда лет хранят в себе не одну фиксированную точку, а историю движений. Проследив эти сигналы, Алек Бреннер из Гарвардского университета, показал, что один блок земной коры смещался по поверхности планеты в то время, когда молодая Земля еще формировалась.
На протяжении десятков миллионов лет этот блок перемещался по разным широтам и вращался, что свидетельствует о постоянном движении, а не о кратковременном возмущении. Эти данные свидетельствуют о том, что земная кора уже была разделена на подвижные части, но оставляют открытым вопрос о том, насколько это движение было похоже на тектонику плит, наблюдаемую сегодня.
Крошечные магнитные узоры внутри богатых железом минералов сохранились там, где находилась земная кора в момент образования каждого слоя. Метод, называемый палеомагнетизмом, считывает древние магнитные направления с горных пород и преобразует их в приблизительную карту прошлых широт.
Из более чем 900 образцов, собранных на более чем 100 участках, команда Бреннера выделила самый старый магнитный сигнал.
Примерно за 30 миллионов лет территория региона Пилбара сместилась с 53 градусов до 77 градусов широты. В течение части этого периода он перемещался на десятки сантиметров в год и поворачивался более чем на 90 градусов по часовой стрелке.
Такие скорости совпадают с движением вдоль современного Срединно-Атлантического хребта, где плиты расходятся примерно на один 2,5 см в год.
Позже движение резко замедлилось, что позволяет предположить, что на ранних этапах тектонические процессы могли происходить всплесками, а не равномерно.
В то же время горные породы из региона Барбертон в Южной Африке оставались вблизи экватора и практически не смещались.
Это несоответствие имеет значение, потому что южноафриканские породы и блок Пилбара не были связаны единым планетарным движением или одним смещающимся полюсом.
Различное движение в разных местах — это именно то, что должна демонстрировать сегментированная внешняя оболочка в течение длительных периодов времени.
Как только такая возможность исчезает, геологам становится гораздо сложнее защитить единую, неповрежденную крышку.
Разрушенная литосфера — холодная, жесткая внешняя оболочка Земли — изменяет способы отвода тепла из недр планеты.
Движущиеся тектонические плиты перерабатывают горные породы, изменяют форму континентов и помогают регулировать долгосрочный обмен углеродом между глубинными слоями Земли, океанами и атмосферой.
Эти обмены влияют на стабильность климата и химический состав океана, условия, которые могут сделать поверхностную среду более пригодной для жизни. Начало этого процесса на столь раннем этапе означает, что поверхность и недра Земли обменивались материалом задолго до того, как появились известные континенты.
Тем не менее, эти породы не доказывают, что ранняя Земля вела себя в точности так же, как современная планета.
Геофизики до сих пор спорят о том, имела ли молодая планета активную тектоническую крышку, при которой плиты двигались почти постоянно, или же движение было лишь периодическим.
«Мы наблюдаем движение тектонических плит, что требует наличия границ между этими плитами и того, чтобы литосфера не представляла собой какую-то большую, непрерывную оболочку по всему земному шару, как многие утверждали ранее», — сказал Бреннер.
Остается неясным, происходило ли это движение непрерывно, с длительными паузами или в виде коротких тектонических эпизодов.
В тех же самых породах команда также обнаружила древнейшее из известных явлений геомагнитной инверсии, когда магнитное поле Земли меняет направление.
В такой период компас указывал бы на юг, а не на север, потому что произошла смена крупномасштабной магнитной полярности планеты.
Этот древний переворот произошел около 3,46 миллиарда лет назад, что намного раньше, чем последний разворот, произошедший 780 000 лет назад. Полученные данные также касаются глубокого керна, где текучий металл генерирует поле, которое фиксируется поверхностными породами.
Смена магнитного поля начинается глубоко под земной корой в динамо-процессе, в результате которого происходит перемешивание жидкого железа, создающего магнитное поле Земли. Поскольку новый рекорд зафиксировал лишь один переворот за длительный период, повторные скачки, возможно, были тогда более редкими.
Это позволяет предположить, что ядро могло функционировать в другом режиме, возможно, с более стабильной циркуляцией или иным тепловым потоком.
Таким образом, древние поверхностные породы раскрывают не только движение земной коры, но и хранят подсказки о скрытом механизме, находящемся под землей.
Горные породы региона Пилбара образовались в мире, где уже существовали микробные сообщества, включая древние строматолиты — слоистые структуры, построенные микробными сообществами. Движение земной коры изменило бы береговую линию, вулканическую активность и круговорот питательных веществ, питавших ранние экосистемы.
Более ранние данные, полученные группой Бреннера, уже позволили отнести явные признаки движения тектонических плит к периоду 3,2 миллиарда лет назад.
Полученные данные, достигшие возраста 3,5 миллиарда лет, приближают возраст подвижной земной коры к самым ранним устойчивым биологическим следам на Земле. На ранних этапах формирования поверхности Земли сейчас видна подвижная система, уже тогда перемещавшая тепло, горные породы и питательные вещества. Новые образцы, взятые с еще более древних участков местности, позволят определить, было ли это началом общепланетной закономерности или одним из ранних исключений.
По информации https://planet-today.ru/novosti/nauka/item/191303-smeshchenie-zemnoj-poverkhnosti-nachalos-uzhe-3-5-milliarda-let-nazad
Обозрение "Terra & Comp".
