В течение почти миллиарда лет, во время «среднего возраста» нашей планеты, от 1,8 до 0,8 миллиарда лет назад, горы Земли перестали расти, а существовавшие вершины эрозия вскоре превратила в пни. Этот экстремальный перерыв в формировании гор, возникший в результате истончения континентальной коры Земли, совпал с периодом, который геологи называют «скучным миллиардом». Простые формы жизни в океанах Земли замерли в своем развитии на этот же миллиард лет.
Группа исследователей из Китая, Канады и США, в работе, опубликованной 11 февраля в журнале Science, выдвигает предположение, что плоские континенты уменьшили поступление питательных веществ в океан, что и препятствовало развитию сложной жизни.
Когда горы исчезают
Горы образуются в процессе, называемом орогенезом, на границах континентальных плит Земли, из-за их столкновений и взаимных деформаций. Как следствие, континентальная кора на этих границах в среднем более толстая и подпитывается магмой, поднимая вверх поверхностные породы. Когда же тектонические и магматические процессы под поверхностью прекращаются, эрозия постепенно стирает горы.
Поскольку даже самые высокие горы со временем исчезают, изучение толщины коры древней Земли может быть наилучшим способом оценить, насколько активно горы формировались в прошлом. Для этого авторы исследования проанализировали изменение состава минералов циркона, кристаллизовавшихся в земной коре миллиарды лет назад.
Сегодня крошечные зерна циркона легко найти в осадочных породах по всей поверхности планеты. Точный элементный состав каждого зерна может выявить условия в коре, где эти минералы впервые кристаллизовались.
Более толстая кора образует более высокие горы. Толщина земной коры обуславливает давление, при котором магма меняет состав, что отражается на свойствах цирконов, кристаллизующихся из этой магмы.
В предыдущем исследовании, опубликованном в январе в журнале Geology, команда обнаружила, коллеги обнаружили, что количество европия, внедренного в кристаллы циркона, может указывать на толщину коры в то время, когда эти кристаллы формировались. Большее количество европия означает более высокое давление на кристалл, что означает большую толщину коры над ним. В новом исследовании в Science, группа проанализировала кристаллы циркона из различных мест, а затем использовали эти аномалии европия, чтобы построить историю изменения толщины континентов, насчитывающую миллиарды лет. Было обнаружено, что средняя толщина активной континентальной коры менялась во временных масштабах порядка миллиарда лет, причем самая толстая кора формировалась в архейском эоне (от 4 до 2,5 миллиардов лет назад) и в фанерозое (от 540 миллионов лет назад по настоящее время).
Между этими эпохами активного горообразования толщина коры резко упала в протерозойском эоне (2,5–0,5 миллиарда лет назад), достигнув минимума в период «среднего возраста» Земли.
Скучный эон
Возможно, это не совпадение, что самый плоский эон Земли на суше был одновременно и самым «скучным» эоном на море, считают авторы работы. Если во время «скучного миллиарда» не образовывались новые горы, это значит, что на поверхность Земли не поступали новые минеральные вещества из нижней мантии, а их нехватка на суше означала и их нехватку в океане. Острая нехватка фосфора и других важных элементов могла ограничить продуктивность уже существовавших простейших организмов, затормозив их эволюцию.
Горообразование возобновилось только тогда, когда суперконтинент Нуна-Родиния распался в конце протерозойского эона. Этот гигантский континент мог быть настолько массивным, что изменил структуру нижней мантии, остановив тектонику плит во время предшествующего «бурного миллиарда» и вызвав эон истончения земной коры. Возобновление же горообразования, а затем и выветривания гор активизировало поступление в океан минеральных веществ. 300 миллионов лет спустя это вызвало «кембрийский взрыв» биологической эволюции, в ходе которого возникли почти все основные группы животных.
Но дрейф континентов продолжается, и в какой-то момент они сойдутся вновь. Каким будет суперконтинент будущего? Ученые показали несколько вариантов.
По материалам Live Science и Science
Читайте также:
Суперконтинент Пангея раскололся гораздо позже, чем предполагали
