Земля – это единственная известная нам планета с континентами, гигантские массивы суши, которые служат домом человечеству и большинству Биомасса Земли.
Однако у нас до сих пор нет однозначных ответов на некоторые основные вопросы о континентах: как они возникли и почему образовались именно там, где образовались?
Одна из теорий состоит в том, что они были образованы гигантскими метеоритами, врезавшимися в земную кору давным-давно. Этот идея было предложено несколько раз, но до сих пор было мало доказательств, подтверждающих это.
In новое исследование опубликовано в журнале Nature, мы изучали древние минералы из Западной Австралии и нашли заманчивые подсказки, свидетельствующие о том, что гипотеза гигантского удара может быть верной.
Как создать континент?
Континенты составляют часть литосферы, твердой каменистой внешней оболочки Земли, состоящей из океанского дна и континентов, самым верхним слоем которых является кора.
Кора под океанами тонкая и состоит из темной, плотной базальтовой породы, содержащей лишь небольшое количество кремнезема. Напротив, континентальная кора толстая и в основном состоит из гранита, менее плотной, бледной породы, богатой кремнеземом, которая заставляет континенты «плавать».
Под литосферой находится толстая, медленно текущая масса почти расплавленной породы, которая находится вблизи верхней части мантии, слоя Земли между корой и ядром.
Если часть литосферы будет удалена, мантия под ней расплавится, поскольку давление сверху высвободится. И удары гигантских метеоритов...камни из космоса десятки или сотни километров в поперечнике — чрезвычайно эффективный способ сделать именно это!
Каковы последствия гигантского удара?
Гигантские удары практически мгновенно выбрасывают огромные объемы материала. Породы у поверхности будут таять на сотни и более километров вокруг места удара. Удар также ослабляет давление на мантию внизу, заставляя ее плавиться и образовывать «капельную» массу толстой базальтовой коры.
Эта масса называется океаническим плато, подобным тому, что находится под современными Гавайями или Исландией. Этот процесс немного похож на то, что происходит, если вас сильно ударят по голове мячом для гольфа или камешком — образовавшаяся шишка или «яйцо» напоминает океаническое плато.
Наши исследования показывают, что эти океанические плато могли эволюционировать и сформировать континенты посредством процесса, известного как дифференциация земной коры. Толстое океаническое плато, образовавшееся в результате удара, может настолько нагреться у своего основания, что оно также плавится, образуя своего рода гранитную породу, которая образует плавучую континентальную кору.
Есть ли другие способы создания океанических плато?
Есть и другие способы формирования океанических плато. Толстые корки под Гавайями и Исландией образовались не в результате гигантских ударов, а «мантийные плюмы«Потоки горячего материала, поднимающиеся от края металлического ядра Земли, немного похожи на лавовую лампу. Когда этот восходящий шлейф достигает литосферы, он вызывает массовое плавление мантии с образованием океанического плато.
Так могли ли шлейфы создать континенты? Основываясь на наших исследованиях и балансе различных изотопов кислорода в крошечных зернах минерала циркона, который обычно встречается в крошечных количествах в породах континентальной коры, мы так не думаем.
Циркон – это самый старый известный материал земной коры, и он может сохраняться в целости и сохранности в течение миллиардов лет. Мы также можем довольно точно определить, когда он образовался, основываясь на распаде содержащегося в нем радиоактивного урана.
Более того, мы можем узнать о среде, в которой образовался циркон, измеряя относительную долю изотопы кислорода она содержит.
Мы рассмотрели зерна циркона из одного из старейших сохранившихся фрагментов континентальной коры в мире, кратона Пилбара в Западной Австралии, который начал формироваться более трех миллиардов лет назад. Многие из самых старых зерен циркона содержали больше легких изотопов кислорода, что указывает на неглубокое плавление, но более молодые зерна содержат более мантийный баланс изотопов, что указывает на гораздо более глубокое плавление.
Такая структура изотопов кислорода «сверху вниз» — это то, что можно ожидать после падения гигантского метеорита. В мантийных плюмах, напротив, плавление происходит «снизу вверх».
Звучит разумно, но есть ли другие доказательства?
Да, есть! Цирконы из кратона Пилбара, по-видимому, формировались в несколько отдельных периодов, а не непрерывно в течение долгого времени.
За исключением самых ранних зерен, остальные зерна с изотопно-легким цирконом имеют тот же возраст, что и слои сферул в кратоне Пилбара и в других местах.
Слои сферул представляют собой отложения капель материала, «выплеснутого» в результате ударов метеоритов. Тот факт, что цирконы имеют одинаковый возраст, позволяет предположить, что они могли образоваться в результате одних и тех же событий.
Кроме того, структуру изотопов «сверху вниз» можно обнаружить и в других областях древней континентальной коры, например, в Канаде и Гренландии. Однако данные из других источников еще не были тщательно отфильтрованы, как данные Пилбары, поэтому потребуется дополнительная работа, чтобы подтвердить эту закономерность.
Следующим шагом нашего исследования будет повторный анализ этих древних пород из других мест, чтобы подтвердить то, что мы подозреваем: континенты выросли в местах ударов гигантских метеоритов. Бум.
Эта статья переиздана из Беседа под лицензией Creative Commons. Прочтите оригинал статьи.
