Сгусток магмы, захороненный в пузыре, который меньше человеческих волос, и найденный в Южной Африке, может повернуть время вспять на первом медленном танце Земли о скалистых плитах, составляющих его внешнюю оболочку.
Химические вещества внутри этого маленького сгустка предполагают так называемую тектонику плит, возникшую в течение первого миллиарда лет существования Земли.
С 1950-х годов ученые знали, что земная кора состоит из гигантских плит, называемых тектоническими плитами, которые плавают над расплавленной мантией Земли. Эти колоссальные плиты встречаются в зонах субдукции, где более легкая плита скользит под более тяжелой в глубину мантии. Тонущая кора, наполненная минералами, собранными с поверхности Земли, плавится в магме под воздействием экстремальных давлений и температур земного недра.
Когда именно эта планетарная рециркуляция началась, горячо обсуждалась. Оценки варьируются от 1 миллиарда до 4 миллиардов лет назад. Теперь международная команда ученых обнаружила, что субдукция земной коры, вероятно, началась более 3,5 миллиардов лет назад. Их результаты были опубликованы 15 июля в журнале Nature.
«Тектоника плит может быть основным процессом на Земле, который отличает ее от других планет в нашей солнечной системе, и это может быть весьма важным для изучения жизни на Земле», - сказал Александр Соболев, ведущий автор статьи и геохимик в Университете. Гренобльские Альпы во Франции.
Микроскопическая бусина из охлажденной магмы, лежащая в основе их открытия, находилась в состоянии покоя более 3,3 миллиардов лет, защищенная гробницей из кристалла оливина и не изменяемая окружающей средой. Это была капсула времени одного из самых ранних эонов в истории Земли.
Кристалл оливина, размером не больше песчинки, был найден в коматиитовой скале, названной в честь реки Комати в Южной Африке, где были обнаружены такие породы. Они образовались, когда необычайно горячие струи магмы поднялись из мантии на поверхность Земли (когда магма достигает поверхности Земли, она называется лавой) в течение архейского периода (от 2,5 до 4 миллиардов лет назад). Эти редкие породы исключительно ценны для геологов, потому что они дают представление о ранних условиях мантии Земли.
Чтобы изучить крошечные включения магмы, Соболев и его команда переплавили кристаллы овалина, нагревая их до температуры более 2700 градусов по Фаренгейту (1500 градусов по Цельсию) и быстро охлаждая их в ледяной воде, чтобы сформировать стеклянный образец. Затем они использовали самые современные приборы для измерения химического состава стекловидной магмы и определения ее происхождения.
Исследователи обнаружили, что магма содержит ряд сигнатур субдуцированной океанической коры, в том числе высокие концентрации воды и хлора и низкий уровень дейтерия (тяжелая версия водорода). Они пришли к выводу, что магма возникла в расплавленных остатках древнего морского дна.
«Если это так, то это очень много значит», - сказал Соболев. «Это означает, что измененная морской водой корка с поверхности спустилась в мантию почти 3,3 миллиарда лет назад. Поскольку все эти процессы происходят медленно, вы можете ожидать этого с момента, когда этот источник спустился до точки, где он достиг поверхности опять же, на это ушло не менее 100–200 миллионов лет. Это означает, что этот процесс начался в течение первого миллиарда лет истории Земли ».
