Геофизики из Йельского университета сообщили, что постоянно меняющаяся подземная сеть тектонических плит Земли прочно сформировалась более 4 миллиардов лет назад - по крайней мере, на миллиард лет раньше, чем обычно думали ученые.
Тектонические плиты представляют собой большие плиты горных пород, встроенные в земную кору и верхнюю мантию, на следующий слой вниз. Взаимодействие этих плит формирует все современные массивы суши и влияет на основные особенности планетарной геологии - от землетрясений и извержений вулканов до возникновения континентов.
«Понимание того, когда на Земле началась тектоника плит, долгое время было фундаментально сложной проблемой», - сказал Джун Коренага, профессор наук о Земле и планетах на факультете искусств и наук Йельского университета и старший автор нового исследования, опубликованного в Научные достижения.«По мере того, как мы углубляемся во времени, у нас остается все меньше геологических записей».
Одним из многообещающих показателей для определения того, функционировали ли тектонические плиты, является рост континентов, сказал Коренага. Это связано с тем, что единственный способ построить кусок земли размером с континент - это заставить окружающие поверхностные породы продолжать глубоко погружаться в течение длительного периода - процесс, называемый субдукцией, который возможен только благодаря тектонике плит.
В новом исследовании Коренага и аспирант Йельского университета Мэн Го обнаружили доказательства роста континентов, начавшегося еще 4,4 миллиарда лет назад. Они разработали геохимическую модель ранней Земли на основе элемента аргона - инертного газа, который массивы суши выбрасывают в атмосферу. Аргон слишком тяжел, чтобы избежать гравитации Земли, поэтому он остается в атмосфере, как геохимическая книга.
«Из-за специфических характеристик аргона мы можем сделать вывод о том, что произошло с твердой Землей, изучая этот атмосферный аргон», - сказал Коренага. «Это делает его отличным бухгалтером древних событий».
Большую часть аргона в атмосфере Земли составляет 40Ar - продукт радиоактивного распада 40K (калия), который содержится в коре и мантии континентов. Исследователи сказали, что их модель рассматривала атмосферный аргон, который постепенно накапливался в течение истории планеты, чтобы определить возраст континентального роста.
Часть проблемы при создании их моделирования, по словам исследователей, заключалась в учете эффектов геологического процесса, называемого «переработка земной коры». Это относится к циклу, в ходе которого континентальная кора накапливается, затем разрушается, превращаясь в отложения, и, в конце концов, уносится обратно под землю движениями тектонических плит - до тех пор, пока цикл не возобновится.
Таким образом, моделирование должно было учитывать выбросы газообразного аргона, которые не были частью континентального роста.
«Формирование континентальной коры - это не односторонний процесс», - сказал Коренага.