«Апостериори»: Земная литосфера могла стать подвижной уже 3,5 миллиарда лет назад
Новости науки и технологий
Поддержите «Эхо», если вы не в России
Геофизики проанализировали древние вулканические породы в Австралии и пришли к выводу, что уже в палеоархее отдельные участки земной коры могли перемещаться с заметными скоростями относительно друг друга. Кроме того, исследование указывает на то, что магнитное поле Земли в ту эпоху уже создавалось устойчивым геодинамо, однако инверсии магнитного поля происходили значительно реже.
Современная тектоника плит считается одной из главных особенностей Земли. Движение литосферных плит определяет формирование континентов, океанов, горных цепей и вулканических дуг. Однако вопрос о том, когда именно на Земле возникла тектоника плит в её современном виде, остаётся предметом споров. Возраст Земли составляет около 4,5 миллиарда лет, но надёжных свидетельств существования подвижной литосферы в первые миллиарды лет её истории немного. Некоторые модели предполагают, что ранняя Земля была покрыта практически неподвижной корой, тогда как другие допускают существование более древней формы тектонической активности.
В новой работе, опубликованной в журнале Science, исследователи изучили породы группы Варравуна в Западной Австралии. Возраст этих пород составляет около 3,5 миллиарда лет. Учёные собрали более 900 ориентированных образцов древних базальтов и коматиитов и исследовали сохранившуюся в них остаточную намагниченность. Такая намагниченность возникает, когда минералы фиксируют направление и свойства магнитного поля Земли в момент своего формирования или последующего изменения.
Особенность работы заключается в том, что авторы связывают обнаруженный магнитный сигнал не столько с первоначальным остыванием, сколько с древними гидротермальными процессами на морском дне. По их мнению, горячая вода циркулировала через молодые вулканические породы и вызывала химические изменения магнитных минералов. Во время этих процессов породы повторно фиксировали параметры магнитного поля Земли. Исследователи утверждают, что смогли выделить несколько последовательных эпизодов такой «перезаписи», происходивших в разные периоды времени.
Чтобы убедиться, что магнитный сигнал действительно древний, авторы использовали сразу несколько независимых проверок. В частности они исследовали участки породы рядом с более молодыми магматическими дайками. Вблизи контакта древняя магнитизация оказывалась частично или полностью перезаписанной нагревом, тогда как дальше от контакта сохранялся исходный сигнал. Это считается одним из классических тестов в палеомагнетизме и позволяет установить, что исходная магнитизация старше внедрения даек.
На основе различий между направлениями древней намагниченности исследователи пришли к выводу, что участок земной коры, в котором формировались эти породы, за несколько десятков миллионов лет заметно изменил своё положение по широте. По оценкам авторов, скорость такого движения могла быть сопоставима с современными скоростями движения литосферных плит.
Авторы также обнаружили признаки смены полярности магнитного поля Земли. Известно, что магнитное поле планеты периодически меняет направление: северный и южный магнитные полюса фактически меняются местами. Такие инверсии происходят нерегулярно, но в среднем достаточно часто по геологическим меркам. Однако в новом исследовании учёные нашли свидетельства только одной подобной инверсии за промежуток порядка 40 миллионов лет. Это может означать, что древнее геодинамо Земли работало иначе, чем современное, и находилось в более устойчивом состоянии.
При этом авторы подчёркивают, что их результаты ещё не являются окончательным доказательством существования современной тектоники плит 3,5 миллиарда лет назад. Палеомагнитные реконструкции столь древних эпох крайне сложны, а интерпретация магнитных сигналов зависит от множества геологических предположений. Тем не менее работа показывает, что уже на очень раннем этапе истории Земли её поверхность могла быть значительно более динамичной, чем предполагалось ранее.