Новости

Геологи определили возраст первых континентов Земли

Пристегните ремни, мы движемся. И не только вместе с Землёй сквозь Вселенную с огромными скоростями. Мы медленно и неторопливо ползём вместе с континентом Евразия. Скорость – два-три миллиметра в год. Прямо сейчас расширяется Атлантический океан, надвое разламывается Африка, а Индийский субконтинент продолжает сминать огромную складку Гималаев, делая их всё выше. Наш родной материк, кстати, тоже раскалывается, из-за чего Байкал когда-нибудь станет океаном. Так что у жителей Иркутска будет прекрасная возможность отдохнуть на морском берегу, не выезжая из своего региона – нужно всего лишь подождать двадцать миллионов лет.
Поразительная геометрическая совместимость восточных берегов Америки с западным побережьем Европы и Африки стала очевидна уже к началу ХVII века. Но учёные того времени видели в этом разве что промысел Божий. Геологию этих континентальных окраин ещё никто не мог сопоставить, так как не существовало даже слова "геология", было "горное дело" с единственной задачей – искать и добывать полезные ископаемые.
Первым гипотезу о движении материков озвучил немецкий метеоролог Альфред Вегенер в 1915 году. Почти полвека она оставалась крайне непопулярной, ведь геологи того времени не знали никаких сил, способных двигать континенты. Так продолжалось до 1950-х годов, когда начались открытия.

Наука питается крохами со стола бога войны. Радиотелескопы, перевернувшие наши представления о Вселенной, стали инструментом учёных после Второй мировой, когда огромные средства были вложены в технологии радиолокации. Та же история произошла с гидролокаторами, доведёнными до совершенства ради обнаружения подводных лодок противника. Геологи же использовали их для зондирования морского дна.
Подводный рельеф океанов, палеомагнитные исследования и сейсмология не оставили сомнений: океаническая кора зарождается в срединно-океанических хребтах и циклопической конвейерной лентой ползёт от них в обе стороны к океаническим желобам, где снова уходит в раскалённые глубины. Вот к этим точкам погружения и ползут материки, которые попросту плавают на поверхности мантии из-за того, что гранит на 10% легче базальта. Материки разламываются, сталкиваются, объединяются, но не тонут. Только это и позволило сохраниться материковой коре возрастом в миллиарды лет, в то время как на дне океана сегодня нет коры старше юрской (200 – 150 миллионов лет) – вся погрузилась и переплавилась.
В наши дни учёным нет нужды ссылаться на косвенные данные: скорость движения материков они попросту измеряют. В этом им помогают радиоинтерферометры, о которых мы недавно рассказывали. Созданные ради астрономических открытий, они работают и на геологов. Такая система из нескольких телескопов чрезвычайно чувствительна к изменению расстояния между ними, и движение на миллиметры в год не заметить невозможно.
Силы, которые приводят в движение гигантский конвейер, для геологов сегодня тоже не являются тайной. В полном соответствии с законом Архимеда тяжёлые породы тонут в мантии, погружаясь всё глубже (именно поэтому, кстати, у Земли железное ядро), а лёгкие выталкиваются на поверхность. Получается круговое течение, вертикальное в глубинах мантии и горизонтальное у поверхности Земли – конвективная ячейка. На Земле чередуются режимы "одна ячейка – две ячейки", из-за чего материки то сбиваются в один суперконтинент, как во времена Пангеи, то расходятся в разные стороны, как сейчас. Кстати, именно трение в этих огромных потоках вещества и есть основной механизм разогрева недр нашей планеты. Распад радиоактивных элементов даёт только 15% тепла.

Такова картина, ясная и проверенная даже в деталях. Но у учёных всё ещё остаются вопросы. И первый из них – когда это началось? Как давно на Земле существуют целые материки из гранита и других пород континентальной коры? Давно ли начался их затейливый танец?
По этому поводу нет единого мнения. Некоторые геологи считают следами древнейшей континентальной коры вкрапления кварца в кристаллы циркона возрастом 4 миллиарда лет (между прочим, этот минерал не так давно позволил определить самую высокую температуру, которую знала Земля). Большинство исследователей называют более скромные цифры – три миллиарда. Проблема в том, что датировка горных пород – не такое простое дело. Изменения, которым древние минералы подвергались за свою долгую жизнь, могут искажать следы возраста.
Новый подход предложила научная группа во главе с Николя Гребером (Nicolas Greber) из Чикагского университета. В исследовании, опубликованном 22 сентября 2017 года в журнале Science, измеряется изотопный состав титана. Титан нерастворим в воде, не окисляется атмосферным воздухом, живые организмы тоже к нему равнодушны. Такой устойчивый к внешним воздействиям материал должен хранить отчётливые следы условий, в которых формировался.
Между тем титан в составе материковой и океанической коры – это, как гласит поговорка, две большие разницы и одна маленькая. Континентальные породы образуются при плавлении базальта, в этом процессе некоторые изотопы металла теряются. Поэтому, зная изотопный состав титана, можно сказать, был ли он когда-нибудь частью континентальной коры.
Геологи протестировали 78 образцов из разных мест по всему миру. Все камни брались из хорошо изученных и датированных коллекций, самому старому из них было 3,5 миллиарда лет. Соотношение изотопов титана оказалось характерным для континентальной коры поразительно мало менялось от образца к образцу. Учёные делают отсюда вывод, что уже 3,5 миллиарда лет назад на нашей планете существовали материки и начался дрейф тектонических плит.
К слову, соединения титана не только выдают возраст континентов Земли, но и раскаляют атмосферы планет далёкого космоса. Именно оксид этого металла считают ответственным за разогрев некоторых экзопланет.
Читайте также
Испытатель российской вакцины заразился коронавирусом. Препарат не работает?
Испытатель российской вакцины заразился коронавирусом. Препарат не работает?
Большинство считает, что вакцина обязана предотвращать заражение. Но это не так.
Как поймать темную материю
Как поймать темную материю
Темная материя есть даже в вашей комнате, но как ее поймать?
Венера — наша историческая родина?
Венера — наша историческая родина?
Благодаря находке фосфина в облаках Венеры, астрофизики обрели веру в возможность обнаружения внеземной жизни.