"Странные", давно исчезнувшие породы могут объяснить, как адская Земля стала пригодной для жизни

Раннюю Землю не зря часто называют "хадеанской". Возникнув из пепла столкновения, в результате которого появилась наша Луна, первобытный эон характеризовался адской жарой, запертой под толстым одеялом из углекислого газа и водяного пара. 

Странно, но эти условия должны были оставаться негостеприимными гораздо дольше, чем они были. Примерно 4 миллиарда лет назад - после всего лишь нескольких сотен миллионов лет охлаждения - наша планета уже начала выглядеть вполне пригодной для жизни.

Любое объяснение резкой трансформации Земли должно учитывать быструю потерю парниковых газов, что позволило планете охладиться, а водяному пару сконденсироваться в океанах.

Единственная проблема заключается в том, что этот период в истории нашей планеты оставил мало геологических следов. Струпья кристаллизованного минерала, плавающие в океанах магмы, уже давно погрузились бы в бездну, унося с собой свидетельства о состоянии поверхности планеты.

Поэтому любые гипотезы, которые мы выдвигаем для разгадки тайны исчезнувшего газа, должны опираться в основном на косвенные доказательства.

Два исследователя из Йельского университета недавно провели расчеты по довольно спекулятивному сценарию, включающему "странные" породы, которые больше не существуют на поверхности Земли и впитывают весь этот CO2. И идея, похоже, подтвердилась.

"Каким-то образом огромное количество атмосферного углерода должно было быть удалено", - говорит планетарный ученый Йошинори Миядзаки, который сейчас работает в Калифорнийском технологическом институте.

"Поскольку от ранней Земли не сохранилось никаких горных пород, мы решили построить теоретическую модель очень ранней Земли с нуля".

То, что мы знаем о хадеанском эоне на Земле, в основном основывается на астрофизических и геохимических моделях формирования планет.

Наша система Земля-Луна, скорее всего, была результатом столкновения двух протопланет, одна из которых была размером примерно с Марс, а другая - более или менее равной массе современной Земли.

То, что образовалось из этой мешанины летучих веществ и камней, должно было представлять собой расплавленный комок клубящихся минералов и газа, который согревался постоянным ливнем обломков из космоса.

Исходя из этих истоков, мы можем представить себе долгий период тепла и хаоса, поддерживаемый парниковой атмосферой из углекислого газа и воды. Достаточно взглянуть на нашу соседку, Венеру, чтобы понять, на что это может быть похоже.

Среди скудных минеральных свидетельств хадеанского периода есть признаки того, что после нескольких сотен миллионов лет охлаждения на ней уже существовали океаны.

К концу эона, около 4 миллиардов лет назад, углеродный цикл, похоже, стабилизировал температуру настолько, что жизнь могла существовать довольно счастливо.

Одна из возможностей заключается в том, что углерод в атмосфере мог раствориться в океанах, превратившись в твердые карбонаты, которые могли опуститься на дно и стать частью течений мантии.

Это хорошая идея, но для того, чтобы хотя бы наполовину обдумать ее, необходимо знать, сходятся ли цифры.

Поэтому Миядзаки и его коллега Дзюн Коренага собрали модели механики жидкостей, теплового движения и физики атмосферы, чтобы проверить, может ли гипотеза работать.

Результаты показывают, что это возможно... если на поверхности нашей планеты были обнажены определенные породы.

"Эти породы были бы обогащены минералом под названием пироксен и, скорее всего, имели бы темно-зеленый цвет", - говорит Миядзаки.

"Что еще более важно, они были чрезвычайно обогащены магнием, причем уровень его концентрации редко наблюдается в современных породах".

Быстрое вздымание коры влажной, расплавленной породы, заполненной пироксеном, может объяснить быструю потерю всего этого углекислого газа в процессе стабилизации, который занял бы миллионы, а не миллиарды лет.

А затем, после охлаждения, которое привело к восстановлению коры, состоящей из горстки медленно движущихся плит, вся эта богатая магнием порода осталась бы далеко под нашими ногами.

Когда кора быстро переворачивалась, минералы, содержащие воду, быстро бы обезвоживались, наполняя океаны до уровня, который мы видим сегодня.

Сценарий интригующий, и не в последнюю очередь потому, что подобное явление помогло бы зарождению жизни и другими способами.

"В качестве дополнительного бонуса, эти "странные" породы на ранней Земле могли бы легко реагировать с морской водой, генерируя большой поток водорода, который, как широко считается, необходим для создания биомолекул", - говорит Коренага.

Это тот вид науки, который просто умоляет о неопровержимых доказательствах, запрятанных как глубоко во времени, так и далеко под поверхностью".

Несомненно, "адский" период Земли еще долго будет хранить свои тайны. Но шаг за шагом мы приближаемся к пониманию того, почему наша планета стала тем раем, который мы видим сегодня.

Данное исследование было опубликовано в журнале Nature.