Мощные метеоритные удары о Землю в прошлом вызвали движение тектонических плит
AstroNews.ru - 03 Декабря 2019 21:22:52
Тектонические плиты сыграли важную роль в геологическом развитии нашей планеты. Кроме того, многие ученые считают, что геологическая активность Земли, возможно, сыграла важнейшую роль в эволюции жизни - и может даже иметь важное значение для обитаемости планеты. По этой причине ученые долго пытались определить, как и когда поверхность Земли превратилась из расплавленной вязкой породы в твердую корку, которая постоянно обновляется.
Несмотря на все усилия ученых Земли, это остается одним из самых больших вопросов о нашей планете. Согласно новому исследованию, проведенному группой геологов из Австралии и США, вполне возможно, что переход был вызван внеземными объектами, воздействующими на поверхность Земли. Эти результаты могут иметь существенное значение для изучения планет вне Солнца и поиска жизни за пределами Земли.
Ради их изучения международная команда рассматривала возможность заглянуть за пределы Земли для возможных объяснений того, как началась тектоническая активность. Как Craig O"Neill - директор Планетарного Исследовательского Центра, Университета Маккуори в Сиднее, Австралия и ведущий автор статьи сказал:
«Мы склонны думать о Земле как об изолированной системе, где имеют значение только внутренние процессы. Тем не менее, мы все чаще замечаем влияние динамики солнечной системы на поведение Земли».
Согласно наиболее широко принятой теории формирования планет, Земля образовалась примерно 4,6 миллиарда лет назад из материала, накопленного Солнечной туманностью. Основываясь на модельных исследованиях и сравнениях с лунными воздействиями, астрономы и геологи выдвинули теорию, что Земля испытала ряд массивных воздействий в течение сотен миллионов лет после ее формирования.
Считается, что наиболее заметные из них произошли около 100 миллионов лет спустя и привели к образованию системы Земля-Луна (или Гипотезы Гигантского Воздействия). Хотя эти воздействия постепенно уменьшались, они оставляли следы в виде слоев шариков - круглых частиц, которые образовались в результате испарения и конденсации породы.
<"https://www.astronews.ru/foto/b/1205.jpg" width="90%">
Примерно 3,2 миллиарда лет назад, во время архейской эры, планета Земля начала испытывать тектоническую активность.
Для целей своего исследования команда рассмотрела отличительные слои сферических пластов, которые были обнаружены в кратоне (устойчивый участок земной коры, который не был, затронут тектонической активностью за предыдущий миллиард лет) Пилбара в Австралии и кратоне Каапвааль в Южной Африке. Эти слои являются результатом периодов интенсивной бомбардировки внеземными объектами, которая произошла примерно 3,2 миллиарда лет назад - в эпоху архея (около 4-2,5 миллиарда лет назад).
Интересно, что в примерно то же время, когда в геологической записи появилась первая тектоника плит. О"Нил и его коллеги решили исследовать это совпадение, чтобы выяснить, возможна ли связь. Как объяснил О"Нил:
«Модельные исследования самой ранней стадии развития Земли предполагают, что очень большие удары - диаметром более 300 км - могли привести к значительной тепловой аномалии в мантии».
Такие удары, согласно О‘Нилу и его команде, по-видимому, изменили плавучесть мантии до такой степени, что возникли бы подъемы, которые могли бы непосредственно влиять на тектоническую активность. Тем не менее, редкие свидетельства, относящиеся к археям, свидетельствуют о том, что в этот период происходили в основном меньшие удары диаметром менее 100 км.
Чтобы определить, были ли воздействия такого размера значительными и достаточно частыми, нужно инициировать глобальную тектоническую активность, О"Нил и его команда применили двунаправленный подход. С одной стороны, они использовали существующие методы, чтобы расширить историю воздействия Среднего архея (приблизительно от 3,3 до 2,9 миллиардов Лет назад). Затем они разработали численное моделирование для моделирования тепловых эффектов, которые оказывали воздействия на литосферу Земли в прошлом.
Они обнаружили, что во время Среднего архея ударники шириной 100 км могли ослабить земную кору. Не удивительно, поскольку воздействие «Чикскулуба», которое привело к вымиранию мелово-палеогенового периода (и убило динозавров), составило 70 км. Предполагая, что внешняя поверхность Земли уже была подготовлена для субдукции (линейно протяжённая зона, вдоль которой происходит погружение одних блоков земной коры под другие), О"Нил и его команда пришли к выводу, что такого воздействия было бы достаточно:
По словам О"Нила, если бы литосфера Земли в то время имела одинаковую толщину, то влияние было бы незначительным. Но во время среднего архея охлаждение заставило мантию Земли становиться толще в одних местах и тоньше в других. Если бы воздействие произошло в тонком месте, это могло бы добавить к различиям в плавучести, уже вызванным процессом утолщения и утонения, и вызвать тектоническую активность. Сказал О"Нил:
«Наша работа показывает, что существует физическая связь между историей удара и тектоническим откликом примерно в то время, когда предполагалось, что тектоническая активность плит началась. Процессы, которые сегодня довольно маргинальны, такие как вулканизм, активно вытеснили тектонические системы на ранней Земле. Изучив последствия этих процессов, мы можем начать исследовать, как появилась современная обитаемая Земля ».
Эти результаты могут иметь далеко идущие последствия для наук о Земле и изучения внесолнечных планет. На Земле много важных событий было прослежено до Среднего Архея, включая рост фотосинтезирующих организмов и самого раннего кислородного газа в нашей атмосфере. Понимание древних воздействий и того, как они повлияли на эволюцию Земли, может помочь нам узнать больше о происхождении жизни на Земле.
Точно так же понимание того, как началась геологическая деятельность на Земле, могло бы помочь нам найти потенциально обитаемые планеты. До настоящего времени было обнаружено, что подавляющее большинство обнаруженных наземных экзопланет являются «застойными планетами», в которых не происходит никакой активности. Если разница между обитаемым и необитаемым является воздействием, которое может вызвать активность пластов, это может помочь сузить поиск!