Земля - це єдина відома нам планета з континентами, гігантські масиви суші, які є домівками для людства та більшості Біомаса Землі.
Проте ми досі не маємо чітких відповідей на деякі основні запитання про континенти: як вони виникли та чому утворилися там, де вони виникли?
Одна з теорій полягає в тому, що вони були утворені гігантськими метеоритами, які давно врізалися в земну кору. Це ідея було запропоновано декілька разів, але досі було мало доказів на його підтримку.
In нове дослідження, опубліковане в Nature, ми вивчали стародавні мінерали із Західної Австралії та знайшли спокусливі підказки, які свідчать про те, що гіпотеза гігантського удару може бути правильною.
Як створити континент?
Континенти утворюють частину літосфери, твердої скелястої зовнішньої оболонки Землі, що складається з дна океанів і континентів, верхнім шаром яких є земна кора.
Кора під океанами тонка і складається з темної щільної базальтової породи, яка містить лише невелику кількість кремнезему. Навпаки, континентальна кора товста і в основному складається з граніту, менш щільної, блідої, багатої кремнеземом породи, яка змушує континенти «плавати».
Під літосферою знаходиться товста, повільно текуча маса майже розплавленої породи, яка знаходиться біля верхньої частини мантії, шару Землі між корою та ядром.
Якщо частина літосфери буде видалена, мантія під нею розплавиться, оскільки тиск згори зменшиться. І удари гігантських метеоритів,камені з космосу десятки чи сотні кілометрів — це надзвичайно ефективний спосіб зробити саме це!
Які наслідки гігантського удару?
Величезні удари майже миттєво викидають величезні об’єми матеріалу. Камені поблизу поверхні будуть танути на сотні кілометрів або більше навколо місця удару. Удар також зменшує тиск на мантію внизу, змушуючи її плавитися та утворювати «краплеподібну» масу товстої базальтової кірки.
Цю масу називають океанічним плато, подібним до того, що знаходиться під сучасними Гаваями чи Ісландією. Процес трохи схожий на той, що відбувається, якщо вас сильно вдарити по голові м’ячиком для гольфу або камінчиком — горб або «яйце» схоже на океанське плато.
Наше дослідження показує, що ці океанічні плато могли еволюціонувати, щоб утворити континенти через процес, відомий як диференціація земної кори. Товсте океанічне плато, яке утворилося внаслідок зіткнення, може стати настільки гарячим у своїй основі, що також розплавиться, утворюючи гранітну породу, яка утворює плавучу континентальну кору.
Чи існують інші способи створення океанічних плато?
Існують інші способи формування океанічних плато. Товста кора під Гаваями та Ісландією утворилася не через гігантські удари, а "мантійні плюми”, потоки гарячого матеріалу піднімаються від краю металевого ядра Землі, схоже на лавову лампу. Коли цей висхідний шлейф досягає літосфери, він викликає масове танення мантії з утворенням океанічного плато.
То чи могли шлейфи створити континенти? Виходячи з наших досліджень і балансу різних ізотопів кисню в крихітних зернах мінералу циркону, який зазвичай зустрічається в невеликих кількостях у породах континентальної кори, ми так не думаємо.
Циркон - це найдавніший відомий матеріал земної кори, і він може проіснувати неушкодженим протягом мільярдів років. Ми також можемо досить точно визначити, коли він утворився, виходячи з розпаду радіоактивного урану, який він містить.
Більше того, ми можемо дізнатися про середовище, в якому утворився циркон, вимірявши відносну частку ізотопів кисню це містить.
Ми подивилися на зерна циркону з одного з найстаріших уцілілих шматочків континентальної кори в світі, кратону Пілбара в Західній Австралії, який почав формуватися більше трьох мільярдів років тому. Багато з найдавніших зерен циркону містили більше легких ізотопів кисню, що вказує на неглибоке плавлення, але молодші зерна містять більше мантійний баланс ізотопів, що вказує на набагато глибше плавлення.
Ця схема ізотопів кисню «зверху вниз» — це те, що ви могли б очікувати після падіння гігантського метеорита. У мантійних плюмах, навпаки, танення є процесом «знизу вгору».
Звучить розумно, але чи є інші докази?
Так, є! Циркони з кратону Пілбара, здається, утворювалися протягом декількох різних періодів, а не постійно протягом тривалого часу.
За винятком найдавніших зерен, інші зерна з ізотопно-легким цирконом мають той самий вік, що й сферульні шари в кратоні Пілбара та в інших місцях.
Сферульні шари — це відкладення крапель матеріалу, «виплеснутого» в результаті удару метеорита. Той факт, що циркони мають однаковий вік, свідчить про те, що вони могли бути утворені тими ж подіями.
Крім того, модель ізотопів «зверху вниз» можна розпізнати в інших областях стародавньої континентальної кори, наприклад у Канаді та Гренландії. Однак дані з інших джерел ще не були ретельно відфільтровані, як дані Pilbara, тому знадобиться більше роботи, щоб підтвердити цю закономірність.
Наступним кроком нашого дослідження є повторний аналіз цих стародавніх порід з інших місць, щоб підтвердити те, що ми підозрюємо, — що континенти виросли на місцях зіткнення гігантських метеоритів. Бум.
Ця стаття перевидана з Бесіда за ліцензією Creative Commons. Читати оригінал статті.
