Формирование континентов: субдукция 3,5 миллиарда лет назад подтверждена составом древних минералов Австралии

Вопрос о том, как на Земле появились континенты, остается одной из ключевых загадок геологии. Наша планета — единственная известная, где континенты соседствуют с океанами, а кора разделена на подвижные тектонические плиты. На протяжении десятилетий ученые спорят о механизме формирования древней континентальной коры, возраст которой достигает нескольких миллиардов лет.

Две конкурирующие гипотезы

Согласно первой гипотезе, континенты возникли в результате субдукции — процесса, при котором одна литосферная плита «подныривает» под другую, насыщая глубинную кору водой, минералами и кислородом. Альтернативная точка зрения предполагает, что земная кора частично расплавилась под действием горячего мантийного материала, поднимающегося из глубин, или из-за падения крупного метеорита. Для проверки этих идей международная группа исследователей обратилась к одним из древнейших горных пород на планете.

Ученые из Нанкинского университета проанализировали состав цирконов — древнейших известных минералов, сохранившихся в архейских магматических породах региона Пилбар в Австралии. Этот район известен тем, что здесь находятся одни из самых старых и хорошо сохранившихся горных пород на Земле, возраст которых превышает 3,5 миллиарда лет.

Данные минералов: вода и кислород в древних магмах

Авторы измерили содержание воды и кислорода в образцах и обнаружили, что магмы, из которых образовались граниты, со временем (от 3,5 до 3,2 миллиарда лет назад) становились более окисленными и содержали больше воды. Математическое моделирование показало, что такие магмы могли возникнуть только при постоянном притоке воды и кислорода из внешнего источника — например, из погружающейся океанической плиты.

«Мы увидели, что древние граниты формировались в условиях, которые невозможно объяснить без участия больших объемов воды, — отмечают исследователи. — Масштабное и продолжительное увлажнение и окисление глубинных слоев коры логично объясняется субдукцией, при которой одна плита затягивает воду и минералы в мантию».

Архейские гранитные породы, составляющие раннюю континентальную кору, могли образоваться только при условии интенсивного поступления воды в глубокую кору или мантию. Альтернативные сценарии — плавление под воздействием мантийного плюма или удар метеорита — не могут обеспечить столь длительное и направленное увлажнение, подтверждают авторы.

Таким образом, исследование предоставляет сильное свидетельство в пользу субдукции как основного механизма формирования первых континентов. Рециркуляция воды в этом процессе играла важнейшую роль в создании стабильной континентальной коры, которая в дальнейшем стала основой для развития жизни.

Полученные данные не только проясняют раннюю историю нашей планеты, но и помогают понять, почему именно Земля стала обитаемым миром с континентами и океанами.