Когда и как «запустилась» тектоника на Земле? Ученые спорят о главном геологическом событии
Представьте себе Землю как гигантский, медленно вращающийся пазл. Его элементы — литосферные плиты — постоянно, хоть и незаметно для нас, перемещаются, сталкиваются, расходятся… Этот «танец» плит, называемый тектоникой, формирует рельеф планеты, создает горы и океаны, вызывает землетрясения и извержения вулканов. Но когда же этот геологический «механизм» был запущен? Вопрос этот оказался куда сложнее, чем можно было предположить.
Загадка на миллиарды лет
Долгое время ученые спорят о том, когда именно на Земле началась тектоника плит. Разброс оценок поражает: от каких-то 800 миллионов до целых 4 миллиардов лет назад! То есть, по некоторым версиям, тектоника плит могла заработать практически сразу после формирования нашей планеты. А по другим — сравнительно недавно, по геологическим меркам, конечно. Почему же такая неопределенность?
Дело в том, что ранняя Земля сильно отличалась от современной. Она была намного горячее, а значит, и породы, составляющие ее кору, были более податливыми, пластичными. Что именно происходило с этой «мягкой» корой — предмет жарких дискуссий.
Сценарии прошлого: от «застывшей крышки» до вертикальных движений
Одни исследователи представляют себе раннюю Землю как планету с неподвижной «крышкой». Кора, по их мнению, практически не двигалась, а одни и те же породы оставались на поверхности сотни миллионов лет. Другие же считают, что движение было, но не горизонтальное, как сейчас, а вертикальное. Более плотные породы опускались вниз, а менее плотные, наоборот, поднимались.
Так или иначе, в какой-то момент кора раскололась на плиты, которые начали перемещаться в горизонтальной плоскости. Но когда же произошел этот ключевой переход?
«Улики» из прошлого: минералы и породы-свидетели
Еще недавно, около десяти лет назад, многие ученые склонялись к тому, что тектоника плит в современном понимании заработала примерно 3-3,2 миллиарда лет назад. Об этом говорили, в частности, находки минералов, которые образуются только в условиях, связанных с тектоническими процессами. Кроме того, было обнаружено, что именно в этот период в земной коре начали накапливаться породы, сформированные в зонах субдукции — там, где одна плита «подныривает» под другую.
Новые открытия — новые вопросы
Однако в последние годы появляются данные, свидетельствующие о том, что подобие тектонической активности могло проявляться и гораздо раньше. Например, группа ученых под руководством Нади Драбон обнаружила свидетельства серьезных изменений в геодинамике Земли, произошедших около 3,8 миллиарда лет назад. До этого кора казалась удивительно стабильной, а после — появились признаки плавления пород, что говорит о возросшей подвижности. Возможно, это еще не полноценная тектоника плит, но точно — важный «шаг» в ее сторону.
С другой стороны, есть и «улики», указывающие на относительно недавнее начало тектоники. Например, так называемые голубые сланцы — породы, образующиеся при погружении холодных и плотных участков коры в мантию Земли, — появляются в геологической летописи только около 800 миллионов лет назад.
Пошаговый запуск: от локальных процессов к глобальной системе
Как же примирить столь противоречивые данные? Похоже, что тектоника плит не «включилась» мгновенно, как по щелчку выключателя. Скорее, это был длительный, многоэтапный процесс.
По мере остывания молодой Земли ее кора затвердевала, трескалась, образуя первые плиты. Где-то они начинали сталкиваться, и одна из них могла «подныривать» под другую. Но сначала такие процессы были локальными, кратковременными. И лишь со временем тектоника плит превратилась в непрерывный, глобальный «механизм», охватывающий всю планету.
Группа исследователей под руководством Питера Кавуда предложила сценарий, согласно которому формирование современной тектоники плит проходило в семь этапов, начиная с момента затвердевания земной коры (около 4,45 миллиарда лет назад) и заканчивая установлением глобальной тектонической системы (примерно 2,5 миллиарда лет назад). Детали этого сценария еще уточняются, но сама идея «поэтапного запуска» тектоники плит находит все больше сторонников.
Тектоника и жизнь: неразрывная связь?
Почему так важно понять, когда именно на Земле заработала тектоника плит? Дело не только в чисто научном интересе. Тектоника плит играет огромную роль в формировании условий, пригодных для жизни. Она обеспечивает круговорот воды и важнейших химических элементов, создает разнообразные ландшафты и, следовательно, новые места обитания для живых организмов.
Возможно, для самого зарождения жизни тектоника и не была необходима. Но вот для ее дальнейшего распространения и эволюции, для формирования всего того многообразия жизни, которое мы видим сегодня, — тектоника плит, скорее всего, сыграла ключевую роль. И чем лучше мы поймем ее историю, тем глубже сможем проникнуть в тайны происхождения и развития жизни на нашей планете.
