Образцы горных пород из северо-восточной Канады сохраняют химические сигналы, которые помогают объяснить, какой была земная кора более 4 миллиардов лет назад, показывает новая работа Ричарда Карлсона из Карнеги и Джонатана О'Нила из Университета Оттавы. Их работа опубликована журналом Science.
В древней коре Земли есть много такого, чего ученые не понимают. Это связано с тем, что большая часть первоначальной коры планеты просто больше не существует для непосредственного изучения - она либо погрузилась обратно в недра планеты из-за действия тектоники плит, либо была преобразована геологической активностью на поверхности Земли, чтобы создать новую, более молодые породы.
«Обнаружение остатков этой древней коры оказалось трудным, но новый подход предлагает возможность обнаружить присутствие действительно древней коры, которая была переработана в «просто» действительно старые породы», - сказал Карлсон..
Подход, использованный в этом исследовании, изучал изменения содержания изотопа элемента неодима, который образуется при радиоактивном распаде другого элемента, самария.
Изотопы - это версии элемента, которые имеют одинаковое количество протонов, но разное количество нейтронов, в результате чего каждый изотоп имеет разную массу. Изотоп самария с массой 146 нестабилен и распадается на изотоп неодима с массой 142. (Если вам интересно узнать, как, он делает это, испуская так называемую альфа-частицу, состоящую из двух нейтронов. а два протона - из его ядра.)
Самарий-146 - радиоактивный изотоп с периодом полураспада всего 103 миллиона лет. Это может показаться долгим, но с точки зрения геологии это действительно очень мало. Хотя самарий-146 присутствовал при формировании Земли, он вымер очень рано в истории Земли. Мы знаем о его существовании из изучения очень древних горных пород, особенно метеоритов и образцов с Марса и Луны.
Вариации в относительном содержании неодима-142 по сравнению с другими изотопами неодима, которые не произошли от разлагающегося самария, отражают химические процессы, которые изменили соотношение самария и неодима в породе, в то время как самарий-146 все еще присутствовал - в основном раньше, около 4 миллиардов лет назад.
Карлсон и О'Нил изучили гранитные породы возрастом 2,7 миллиарда лет, которые составляют значительную часть восточного побережья Гудзонова залива. Обилие неодима-142 в этих гранитах указывает на то, что они образовались в результате повторного плавления гораздо более старых пород - пород, возраст которых превышает 4,2 миллиарда лет, - и что эти древние породы были по составу аналогичны распространенным породам, богатым магнием. известный как базальт, который составляет всю современную океаническую кору, а также большие вулканы, такие как Гавайи и Исландия.
В более поздние периоды истории Земли базальтовая океаническая кора выживает на поверхности Земли менее 200 миллионов лет, прежде чем погрузиться обратно в недра Земли из-за действия тектоники плит. Однако результаты, представленные в этой статье, предполагают, что базальтовая кора, которая, возможно, образовалась вскоре после образования Земли, сохранялась на поверхности Земли в течение по крайней мере 1,5 миллиарда лет, прежде чем позднее была переплавлена в горные породы, составляющие значительную часть самой северной части Земли. Верхний кратон, геологическое образование, простирающееся примерно от Гудзонова залива в Квебеке до озера Гурон в Онтарио.
Означает ли этот результат, что тектоника плит не работала в самый ранний период истории Земли, теперь можно исследовать, используя наш инструмент изучения вариаций неодима-142, чтобы отследить роль действительно древней коры в формировании более молодой, но все еще старые, участки континентальной коры Земли, - объяснил Карлсон.
Их выводы, таким образом, имеют важное значение для самой ранней коры Земли и процессов, которые положили начало формированию континентальной коры Земли.