Галактическая геология: движение Солнечной системы могло способствовать росту континентов

Геолог Крис Кирклэнд из Университета Кертина и его коллеги выдвинули гипотезу о том, что рост первых континентов Земли был отчасти обусловлен прохождением Солнечной системы через спиральные рукава Млечного Пути. Доказательства авторы нашли в изотопном составе древнейших минералов — цирконов. Работа опубликована в журнале Earth and Planetary Science Letters.

Древние часовые Земли

Цирконы — одни из древнейших материалов на Земле. Эти минералы, состоящие из силиката циркония, формируются в магмах по мере их охлаждения и способны выживать миллиарды лет, даже подвергаясь сильному нагреву или давлению . Самый старый из известных цирконов, найденный в Западной Австралии, имеет возраст 4,4 миллиарда лет — всего 160 миллионов лет после образования Солнечной системы .

Именно эти минералы стали ключом к исследованию. Ученые изучили цирконы из одиннадцати архейских кратонов — древнейших устойчивых участков континентальной коры — на разных континентах. Изотопы гафния в цирконах фиксируют эпизоды образования новой коры, изотопы кислорода — переработку ранее существовавшего материала.

Галактические часы и бомбардировка Земли

Солнечная система облетает центр Млечного Пути примерно за 250 миллионов лет. При этом примерно каждые 150–200 миллионов лет она пересекает спиральные рукава галактики — зоны повышенной плотности газа и пыли, где активнее всего рождаются новые звезды.

При пересечении рукава гравитационные возмущения способны дестабилизировать Облако Оорта — огромную сферическую оболочку из ледяных тел на дальней периферии Солнечной системы — и направить оттуда потоки комет во внутренние области Солнечной системы. Авторы предполагают, что именно эти удары помогали формировать первые стабильные фрагменты континентальной коры.

В разрезах из разных кратонов были выявлены синхронные сдвиги в изотопных соотношениях, которые авторы сопоставили с хронологией предсказанных пересечений спиральных рукавов и независимыми данными о кратерах на Земле и Луне.

Прямая связь

«Если изменения галактической среды могут запускать звездообразование, было бы удивительно, если бы повторное прохождение Солнечной системы через эти среды не оказывало на нее вообще никакого воздействия. Научный вопрос в том, достаточно ли сильны эти эффекты, чтобы оставить фиксируемый геологический след на Земле», — пояснил Кирклэнд.

Авторы подчеркивают, что пока речь идет о совпадении независимых рядов данных, а не о доказанной причинно-следственной связи. Проверить гипотезу можно, поискав аналогичные сигналы в минералах с Марса и Луны — если закономерность галактическая, она должна проявляться и там.

Движение сквозь рукава и формирование коры

Обнаруженные совпадения между временем образования новой континентальной коры и периодами пересечения спиральных рукавов указывают на возможную связь между этими процессами. Кометная бомбардировка, вызванная гравитационными возмущениями при прохождении через рукава, могла создавать условия для плавления и переработки земной коры, способствуя формированию стабильных континентальных блоков.

Если гипотеза подтвердится, это будет означать, что рост земных континентов был связан не только с внутренними процессами планеты, но и с её положением в галактике. Это открывает новые перспективы для понимания того, как формировалась поверхность нашей планеты и какие внешние факторы могли влиять на этот процесс на протяжении миллиардов лет.

Следующий шаг — проверка гипотезы на материале с других планет, что позволит определить, является ли обнаруженная закономерность универсальной для Солнечной системы.