Первые континенты Земли погрузились в планету, прежде чем подняться снова

Новое исследование некоторых из самых древних пород в мире позволяет предположить, что первые континенты на Земле были нестабильными и погружались обратно в мантию, а затем снова выбирались наружу и реформировались.

Это может объяснить некоторые загадочные характеристики кратонов - чрезвычайно старых и стабильных частей литосферы (коры и верхней части мантии), которые пережили смену континентов за многие века и запечатлели древнюю историю Земли.

Новые находки могут помочь нам понять, как менялась геология Земли на протяжении 4,5 миллиардов лет.

"Возраст пород в ядре континентов, называемых кратонами, составляет более трех миллиардов лет", - объясняет геолог Фабио Капитанио из Школы Земли, атмосферы и окружающей среды Университета Монаша в Австралии.

"Они сформировались на ранней стадии развития Земли и хранят секрет того, как менялись континенты и планета с течением времени".

На самом деле мы не знаем, как образовались континенты. Ни на одной другой планете Солнечной системы нет ничего похожего на них, поэтому кажется очевидным, что должен быть определенный набор обстоятельств.

Есть несколько свидетельств, которые говорят о том, что континенты могли сформироваться изнутри наружу, вокруг кратонных ядер. Однако механизм образования самих кратонов вызывает жаркие споры.

Кратоны, которых в настоящее время известно около 35, являются плавучими и жесткими по сравнению с другими частями литосферы, что обеспечивает их стабильность. Но их состав необычен по сравнению с более современной литосферой, он состоит из странной разнообразной смеси материалов, минералов с разным возрастом, составом и источниками.

Эта неоднородность, или разнообразие, свидетельствует о переработке и вторичном использовании, как показали предыдущие исследования.

Капитанио и его команда провели вычислительное моделирование для имитации эволюции Земли в течение первого миллиарда лет ее существования, чтобы проследить тепловую и химическую эволюцию кратонической литосферной мантии. Кроме того, они провели ряд тестовых симуляций, чтобы выяснить, насколько чувствительна их модель к различным параметрам.

Результаты показали, что первые континентальные блоки, появившиеся на Земле, были нестабильными и погружались обратно в мантию. Там они плавились и смешивались с расплавленным материалом до полного растворения.

Однако некоторые куски могут оставаться там в течение длительного времени, прежде чем всплыть обратно, слоями накапливаясь под литосферой, придавая ей плавучесть и жесткость.

Поскольку некоторые из этих старых кусков породы могут оставаться в мантии в течение длительных периодов времени, это может объяснить неоднородность состава кратонов: старые породы из разных мест смешиваются с более молодыми.

На самом деле, некоторые из этих кусков все еще могут находиться там, внизу, и ждать, когда они всплывут обратно.

Команда назвала этот механизм "массивным региональным переламинированием" (МРР). Поскольку он так хорошо согласуется с наблюдаемым составом кратонов, команда утверждает, что он мог быть ключевым компонентом формирования континентов на ранней Земле.

Учитывая, что континенты считаются очень важными для возникновения и дальнейшего существования жизни на Земле, выяснение того, как они образовались, имеет значение не только для нашей планеты, но и для поиска пригодных для жизни миров за пределами Солнечной системы.

"Наша работа важна в двух отношениях", - говорит Капитанио.

"Во-первых, кратоны являются местом хранения/нахождения важных металлов и других минералов. Во-вторых, они рассказывают нам о том, как формировались и изменялись планеты в прошлом, включая то, как появились континенты и как они поддерживали жизнь, а также как формировалась и изменялась атмосфера в результате тектоники планет".

Исследование было опубликовано в журнале PNAS.