Земля — единственная известная планета, на которой есть сложная органика, и эта способность частично обусловлена другой особенностью, которая делает планету уникальной, — тектоникой плит. Никакие другие известные науке планетные тела не имеют динамической коры, как у Земли, которая разделена на континентальные плиты, которые движутся, ломаются и сталкиваются друг с другом на протяжении эонов. Тектоника плит обеспечивает связь между химическим «реактором» внутри Земли и ее поверхностью, которая создала обитаемую планету: от кислорода в атмосфере до концентраций регулирующего климат углекислого газа. Но когда и как началась тектоника плит, остается загадкой.
В новом исследовании используются цирконы — самые старые минералы, когда-либо обнаруженные на Земле, чтобы заглянуть в древнее прошлое планеты. Самому старому из цирконов в исследовании, который был получен из Джек-Хиллз в Западной Австралии, было около 4,3 миллиарда лет, что означает, что эти почти неразрушимые минералы образовались, когда сама Земля была в зачаточном состоянии всего около 200 миллионов лет. Наряду с другими древними цирконами, собранными в Джек-Хиллз за самую раннюю историю Земли до 3 миллиардов лет назад, эти минералы являются наиболее близким исследователям к непрерывным химическим записям зарождающегося мира.
Мы реконструировали, как Земля превратилась из расплавленного шара из камня и металла в то, что мы имеем сегодня. Ни на одной из других планет нет континентов, жидких океанов или жизни. В некотором смысле мы пытаемся ответить на вопрос, почему Земля уникальна, и можем ответить на этот вопрос с помощью этих цирконов.
Майкл Акерсон, геолог-исследователь из Смитсоновского национального музея естественной истории
Чтобы заглянуть в прошлое Земли на миллиарды лет, группа исследователей собрала 15 камней размером с грейпфрут на Джек-Хиллз и измельчила их до мельчайших составных частей, размером с песок. К счастью, цирконы очень плотные, поэтому их относительно легко отделить от остального песка, используя технику, аналогичную отмывке золота.
Команда проверила более 3 500 цирконов, каждый шириной всего в пару человеческих волос, взорвав их лазером, а затем измерив их химический состав с помощью масс-спектрометра. Эти тесты показали возраст и химический состав каждого циркона. Из тысяч протестированных около 200 были пригодны для изучения из-за разрушительного воздействия миллиардов лет, которые эти минералы пережили с момента их создания.
Возраст циркона можно определить с высокой степенью точности, поскольку каждый циркон содержит уран. Известная радиоактивная природа урана и хорошо определенная скорость распада позволяют ученым реконструировать продолжительность существования этого минерала.
Исследовательская группа также заинтересовалась содержанием алюминия в каждом цирконе. Испытания современных цирконов показывают, что цирконы с высоким содержанием алюминия могут быть получены только ограниченным числом способов, что позволяет исследователям использовать присутствие алюминия, чтобы сделать вывод о том, что могло происходить, говоря геологически, во время образования циркона.
Проанализировав результаты исследования сотен полезных цирконов из тысяч протестированных, ученые обнаружили заметное увеличение концентрации алюминия примерно 3,6 миллиарда лет назад. В итоге они сделали вывод, что горные породы плавятся глубже под поверхностью Земли, и это означает, что кора планеты становится толще и начинает остывать и что это утолщение земной коры было признаком того, что происходит переход к современной тектонике плит.
Читать также
Создана первая точная карта мира. Что не так со всеми остальными?
В реакторе Чернобыльской АЭС усилились ядерные реакции.
Физики создали аналог черной дыры и подтвердили теорию Хокинга. К чему это приведет?