Первый взрыв жизни на Земле оставил следы глубоко в мантии Земли

Кембрийский взрыв - около 541 миллиона лет назад - стал началом зарождения жизни и организмов на планете Земля. Теперь новое исследование показало, как этот взрыв жизни оставил следы глубоко в мантии Земли.

Для ученых это показывает взаимосвязь между поверхностью Земли и тем, что находится под ней, поскольку отложения с органическим материалом уходят под землю в течение огромного геологического времени в результате субдукции.

В новом исследовании рассматриваются редкие, наполненные алмазами вулканические породы, называемые кимберлитами. Когда они выталкиваются на поверхность, они рассказывают нам о том, что происходит глубоко в мантии. Исследователи измерили состав углерода в 144 образцах, взятых из 60 мест по всему миру.

Среди геологов преобладает мнение, что состав углерода, заключенного в алмазах, не претерпевает значительных изменений в течение огромных периодов времени, исчисляемых сотнями миллионов лет.

Однако здесь исследователи обнаружили сдвиг в соотношении определенных изотопов углерода около 250 миллионов лет назад, примерно в то время, когда осадочные породы, образовавшиеся в результате кембрийского взрыва, должны были быть сложены в мантию. Этот сдвиг потенциально вызван огромными изменениями в углеродном цикле в то время, когда биосфера увеличивалась в массе и разнообразии.

"Эти наблюдения показывают, что биогеохимические процессы на поверхности Земли оказывают глубокое влияние на глубокую мантию, обнаруживая неразрывную связь между глубоким и мелким циклами углерода", - пишут исследователи.

Эту связь между круговоротом углерода вблизи поверхности и глубоко под землей не так-то просто измерить, и, действительно, она значительно менялась на протяжении миллиардов лет существования Земли, а не оставалась неизменной.

Однако кажется очевидным, что мертвые существа, попавшие в осадочные породы, попали в мантию благодаря тектонике плит. Их углеродные останки смешиваются с другими материалами, а затем снова попадают на поверхность в результате таких явлений, как извержения вулканов.

Связь была подтверждена дальнейшими наблюдениями за содержанием стронция и гафния в образцах. Они совпали с углеродной картиной, сузив число возможных вариантов того, как были изменены составы этих пород.

"Это означает, что углеродная подпись не может быть объяснена другими процессами, такими как дегазация, поскольку в противном случае изотопы стронция и гафния не коррелировали бы с изотопами углерода, - говорит геохимик Андреа Джулиани из Цюрихского технологического института в Швейцарии.

Технически мы имеем дело с осадочным субдукционным потоком, и эти детали углеродного цикла важны для понимания того, что происходит на нашей планете - особенно в условиях продолжающегося климатического кризиса.

Новые исследования продолжают открывать все новые подробности того, как углерод забирается из атмосферы и выбрасывается обратно в нее, особенно в процессе непрерывной переработки тектонических плит, составляющих поверхность планеты.

Ученые знают, что относительно небольшое количество осадочных пород проникает вглубь мантии через зоны субдукции, что означает, что следы кембрийского взрыва должны были пройти прямым путем в глубины мантии.

"Это подтверждает, что материал субдуцированных пород в мантии Земли распределен не однородно, а движется по определенным траекториям", - говорит Джулиани.

"Земля действительно представляет собой сложную общую систему. И теперь мы хотим понять эту систему более детально".

Исследование было опубликовано в журнале Science Advances.