Вода проникла в недрах Земли более 3 миллиардов лет назад: новое исследование меняет представление о ранней планете

Геологи изучили образцы древних вулканических пород из кратона Пилбара в Западной Австралии и пришли к выводу, что вода начала формировать внутреннюю структуру Земли и влиять на вулканическую активность более 3 миллиардов лет назад. Результаты исследования опубликованы в журнале Popular Science.

Возраст богатых железом камней, обнаруженных в кратоне Пилбара, составляет от 2,8 до 3,6 миллиарда лет. Анализ химических «отпечатков» внутри минералов показал, что около 3,1 миллиарда лет назад значительные объёмы воды проникали глубоко в интерьер планеты, участвуя в создании магмы. Это открытие меняет представления о том, как функционировала ранняя Земля.

В современных условиях вода попадает в мантию благодаря тектонике плит через зоны субдукции, где одна плита заходит под другую. Однако на ранних этапах развития Земля была слишком горячей для запуска этого процесса. По словам геохимика Эрика Ванденбурга из Университета Аделаиды, соавтора исследования, в ранний период у Земли была слишком высокая температура, чтобы тектонические плиты вели себя привычным образом и увлекали воду вниз в мантию. Поэтому до сих пор оставалось неясным, могла ли поверхностная вода совершать такое путешествие более 3 миллиардов лет назад и если да, то каким образом.

Учёные предложили механизм под названием «дрипдукция». Согласно этой теории, плотные участки остывающей внешней коры, насыщенные водой, спорадически прогибались и погружались в горячую мантию под собственным весом. Вместе с фрагментами коры вглубь планеты попадала и вода. При контакте с магмой она превращалась в пар, расширялась и провоцировала мощные извержения, формировавшие континенты.

Исследователи отмечают, что Земля функционировала не совсем так, как сейчас, но, судя по всему, некоторые ключевые процессы уже были запущены. Дрипдукция представляла собой локальный, спорадический процесс, в отличие от глобальной тектоники плит, которая действует сегодня. Однако даже в таком виде она обеспечивала связь между поверхностью и недрами планеты.

Результаты исследования свидетельствуют о том, что поверхность и недра планеты были связаны гораздо раньше, чем предполагалось. По мнению учёных, ранние формы круговорота воды могли способствовать появлению химических элементов, необходимых для возникновения жизни. Вода, попадая в мантию, взаимодействовала с горными породами, высвобождая элементы, которые затем могли быть вынесены на поверхность через вулканическую активность.

Кратон Пилбара в Западной Австралии является одним из древнейших участков земной коры, сохранившихся на поверхности. Его породы хранят уникальную информацию о ранних этапах развития планеты. Анализ химических изотопов в минералах позволил учёным восстановить условия, при которых формировались эти породы, и определить, когда именно вода начала проникать в мантию.

Исследователи планируют продолжить изучение образцов из кратона Пилбара, чтобы получить более детальную картину процессов, происходивших в недрах ранней Земли. Понимание того, как вода взаимодействовала с магмой и формировала континенты, может пролить свет на условия, которые в итоге привели к возникновению жизни на планете.