Погляд вглиб Землі: що нового дізналися вчені про розвиток планети

Як утворилася Земля?

Земля утворилася близько 4,567 мільярда років тому шляхом акреції з протопланетного

диска, дископодібної маси газу, пилу, що залишилисявід освіти Сонця, яка і дала початок Сонячній системі. Вулканічна дегазація створила первинну атмосферу, але в ній майже не було кисню і вона була б токсичною для людей і сучасного життя в цілому.

Велика частина Землі була розплавленої черезактивного вулканізму і частих зіткнень з іншими космічними об'єктами. Передбачається, що одне з таких великих зіткнень призвело до нахилу земної осі і формування Місяця.

Згодом такі космічні бомбардуванняприпинилися, що дозволило планеті охолонути і утворити тверду кору. Доставлена ​​на планету кометами і астероїдами вода сконденсувалася в хмари і океани. Земля стала, нарешті, гостинною для життя, а самі ранні її форми збагатили атмосферу киснем.

Протопланетний диск в поданні художника

Формування перших континентів

Геофізики виявили, що близько 3 млрд років томуземна кора роздулася в ході різкого стрибка зростання. За словами вчених, через всього 1,5 млрд років після утворення Землі, мантія - шар силікатної породи між корою і зовнішнім ядром, сильно нагрівся. Магма просочилася у фрагменти більш старої кори над нею. Ці фрагменти зачатками для зростання сучасних континентів.

Докази зростання планети були знайдені вдревніх кристалах циркону у відкладеннях на дні струмків в Гренландії. Надзвичайно міцні кристали, що складаються з силікату цирконію, утворилися під час сплеску зростання близько 3 млрд років тому.

Ймовірно, в історії Землі було кілька подій, в ході яких формувалася кора. Але ця глобальна ін'єкція, що відбулася 3 млн років тому, безумовно була однією з найбільших.

Кріс Кіркланд, професор геолого-геофізичних наук в Університеті Кертіна

До цього стрибка древня кора Землі була набагато тонше і слабкіше, ніж на сьогоднішній день. Зрештою, вона розпалася на фрагменти кори, з яких могла вирости нова.

У той час температура мантії досягла піку черезрадіоактивного розпаду таких елементів, як уран і калій в ядрі Землі. Також піднімало температуру і залишкове тепло, після утворення планети. За словами дослідників, глобальні температури стимулювали процес зростання, і кора продовжувала роздуватися протягом приблизно 200 млн років.

Яким були перші континенти?

Геологи Університету Монаша пролили нове світло на ранню історію Землі: вони заявили, що континенти були слабкими і схильними до руйнування в ранньому періоді.

Ми відтворили умови ранньої Землі вкомп'ютерних чисельних моделях і показали, що вивільнення внутрішнього первинного тепла, в три-чотири рази перевищує нинішній, викликало велике плавлення в дрібній мантії, яка потім була витіснена в вигляді магми (розплавленої породи) на поверхню Землі.

Фабіо Капитанио, доктор і провідний автор дослідження

На думку дослідників, дрібна мантія, що залишилася після цього процесу, була зневоднена і застигла і утворила основи перших континентів.

Результати роботи пояснюють, що континенти ранішебули слабкими і схильними до руйнування: приблизно 4,5 або 4,0 мільярда років тому. Потім вони поступово диференціювалися і ставали жорсткими протягом наступного мільярда років, а пізніше утворили ядро ​​наших сучасних континентів.

Кількісна модель, яку використовували в дослідженні, пояснює рівні розплавлення мантії і шаруваті структури, які є в більшості КРАТОН на Землі.

Це пояснює перехід від Хадея, якийохоплює перші 500 мільйонів років земної історії, протягом яких кора була повністю перероблена, до архею (чотири-три мільярди років тому), коли континенти тільки затверділи.

Зіткнення Землі з планетою Тейя в поданні художника.

Що зникло в процесі формування Землі?

Вчені створили модель радіоактивності древніхпорід Землі: вона ставить під сумнів сучасні моделі формування континентальної кори. Передбачається, що континенти піднялися з моря набагато раніше, ніж вважалося раніше, але були зруйновані і від них не залишилося слідів.

Вчені з Університету Аделаїди опублікували двадослідження моделі радіоактивності гірських порід за мільярди років. Вони показали, що континентальна кора Землі, можливо, була товщі, набагато раніше, ніж припускають сучасні моделі, і континенти, можливо, існували ще чотири мільярди років тому.

Якщо наша модель виявиться вірною, вона можезажадати перегляду багатьох аспектів нашого розуміння хімічної і фізичної еволюції Землі, включаючи швидкість росту континентів і, можливо, навіть початок тектоніки плит.

текст дослідження

Доктор Хастерок і його аспірант Метью Гард зібрали75 800 геохімічних зразків магматичних порід (таких як граніт), які, ймовірно, утворилися разом з першими континентами. Вони оцінили радіоактивність в цих породах сьогодні і побудували модель середньої радіоактивності від чотирьох мільярдів років тому до теперішнього часу.

Всі породи, пояснюють вчені, містятьприродну радіоактивність, яка виробляє тепло і підвищує температуру в корі. Вона розпадається і чим більше радіоактивна порода, тим більше тепла вона виробляє.

Породи, зазвичай пов'язані з континентальної корою,мають більш високу радіоактивність, ніж океанічні породи. Камінь, якому чотири мільярди років, мав би приблизно в чотири рази більше радіоактивності, в порівнянні з сьогоднішнім днем.

Але дослідники виявили несподіваний дефіцитрівня радіоактивності в породах старше приблизно два мільярди років. Коли вони зробили поправку на більш високу вироблення тепла через більш високої радіоактивності, яка повинна була бути присутньою, дефіцит зник.

Вчені думають, що це сталося через високу радіоактивність і високої температури: породи або розплавилися, або були легко зруйновані тектонічним рухом.

Сучасні моделі говорять, що континентиз'явилися з океанів в міру потовщення земної кори. Автори вважають, що набагато раніше могло існувати значна кількість, хоча і дуже нестабільною, континентальної кори.

Зв'язок між життям на Землі і рухом континентів

Нове дослідження Техаського університету вОстіні показує можливий зв'язок між життям на Землі і рухом континентів. Отримані результати підтверджують, що відкладення, які часто складаються зі шматочків мертвих організмів, можуть відігравати ключову роль у визначенні швидкості дрейфу континентів.

Дослідження описує, як відкладення,переміщаються під тектонічними плитами або субдукції під ними, можуть регулювати рух плит і навіть впливати на швидкий підйом гірських хребтів і зростання континентальної кори.

Осад утворюється, коли вітер, вода і лід руйнують існуючі породи або коли на морському дні скупчуються раковини і скелети мікроскопічних організмів, таких як планктон.

Давно відомо, що відкладення, що потрапляють в зонисубдукції, впливають на геологічну активність, наприклад на частоту землетрусів. Але до сих пір вважалося, що вони мало впливають на рух континентів. Це пов'язано з тим, що швидкість субдукції, як вважалося, залежить від сили субдукціонним плити.

Рух континентів обумовлено зануреннямоднієї плити під іншу, тому тут від сила частини плити, яка занурюється в мантію Землі (і енергія, необхідна для її вигину), залежить швидкість її руху, а ось осад має незначний вплив.

Однак ранні дослідження за участю вченихUTIG показали, що субдукціонним пластини можуть бути слабше і чутливіші до інших дій, ніж вважалося раніше. Це змусило дослідників шукати інші механізми, які могли б впливати на швидкість пластин.

Вони оцінили, як різні типи гірських порідможуть впливати на кордон розділу плит - кордон, де зустрічаються субдуктівние плити. Подальше моделювання показало, що порода, що складається з осаду, може створювати змазує ефект між пластинами, так вона прискорить субдукції і збільшить швидкість пластин.

Цей механізм може привести в рух складнупетлю зворотного зв'язку. У міру збільшення швидкості пластини буде менше часу для накопичення осаду, тому кількість субдуктівного осаду буде зменшуватися.

Це призводить до більш повільної субдукції, якаможе дозволити горах рости на кордонах плит, оскільки сила двох плит, які стикаються один з одним, викликає підйом. У свою чергу, ерозія цих гір вітром, водою та іншими силами може призвести до утворення більшої кількості відкладень, які повертаються назад в зону субдукції і відновлюють цикл, збільшуючи швидкість субдукції.

Читати далі:

Аборти і наука: що буде з дітьми, яких народять

Вчені запропонували колонізувати супутник Церери

Подивіться на рідкісні блискавки: синю струмінь і ельфа, знятих з МКС