Ученые смогли заглянуть в далекое прошлое Земли

Жизнь на Земле появилось благодаря жидкой воде, и вода же сыграла ключевую роль в формировании пород, из которых состоят тектонические плиты. Но вот вопрос: была ли молодая Земля царством вулканов и серы, или же она изначально представляла собой покрытую водой сферу?  

Четыре с половиной миллиарда лет назад облака космической пыли, вращающейся вокруг звезды, сформировались в планету. Но в отличие от большинства других планет звездной системы, эта располагалась на орбите, которая позволяла воде на поверхности существовать в форме жидкости, а не твердого или газообразного вещества. Это и сыграло ключевую роль в том, чтобы древняя Земля стала колыбелью жизни, но вот вопрос: была ли новорожденная планета раскаленным шаром, покрытым активными вулканами, или же она всегда была богатой водой сферой? Ученые обнаружили новый способ заглянуть в прошлое и узнать ответ на этот вопрос.

Группа исследователей изучила камни, найденные в очень старом Канадском щите, обширном регионе обнаженной скальной породы в северо-западной части провинции Квебек. Образцы, которые они изучали, на первый взгляд не представляли собой ничего особенного: им было всего 2,7 миллиарда лет, а современной науке известны камни, которые старше этих более чем на миллиард лет. Тем не менее, кое-что привлекло внимание исследователей: металлы, следы которых были обнаружены в породе, содержали специальные маркеры, подразумевающие принадлежность к очень специфическому виду земной коры, появившейся вскоре после образования планеты и больше похожей на марсианскую, чем на привычную нам земную. Новое исследование опубликовано в журнале Science.

Ученые специально провели анализ двух «природных часов», пар изотопов самария и неодима. Первый изотоп самария распадается на изотоп неодима очень быстро, а потому присутствие т.н. неодима-142 дает нам информацию о ранней истории породы. Второй изотоп самария распадается на неодим-143 гораздо медленнее. Таким образом, соотношение изотопов первой и второй пары дают нам исчерпывающую информацию о том временном промежутке, когда закончился распад одного и начался распад второго.

Джонатан О’Нил, доцент из Оттавского университета в Канаде, вместе с коллегами использовал эти маркеры для того, чтобы определить, возникли ли эти канадские щитовые породы из «фельзитового» источника (гранитной породы, типичной для земной коры на суше), или же из «мафического» источника (базальтовой породы, характерной для коры морского дна). Оказалось, что находка была сформирована из мафического источника около 4 миллиардов лет назад, а после стала частью Канадского щита. Это означает, что кусок очень древней океанической коры пролежал в земле около миллиарда лет, прежде чем сам превратился в земную кору. Это не означает. Впрочем, что древняя Земля была покрыта океанами: и на других планетах, где океанов нет и не было, обнаружена подобная кора. По словами геохимика Минг Танга, вопрос следует поставить по-другому: если формирование земли начиналось преимущественно с мафической, океанической коры, то почему сейчас у нас так много континентальной земной коры?

На первый взгляд звучит как некая эзотерика, но на практике все более чем прозаично: мы не знаем, как выглядела Земля миллиарды лет назад, поскольку на сегодняшний день найдено слишком мало образцов камней, возраст которых примерно соответствует 4 миллиардам лет, чтобы судить о чем-то наверняка. Новая же методика позволяет «читать» более молодые камни для того, чтобы получить информацию о далеком прошлом.

Так о чем же нам говорит новое исследование? Как правило, люди привыкли считать, что молодая Земля была похожа на «адские» миры, вроде Венеры или Марса, у которых есть мафическая кора без тектонических плит — раскаленные планеты, источающие сернистые миазмы. Работа О’Нила подтверждает эту гипотезу и предполагает, что около 3 миллиардов лет назад на планете могли появиться гранитные плиты, ставшие основой для плит тектонических. Многие ученые, однако, не согласны с этим и считают, что тектонические плиты сформировались намного раньше, в основном благодаря наличию жидкой воды. Однозначного ответа все еще нет, а потому ученые надеются, что будущие находки и усовершенствованные методы анализа горных пород помогут окончательно поставить точку в этом вопросе.