Використовуючи інформацію з каменів на поверхні Землі, ми реконструювали тектоніку плит планети за останні 1,8 мільярда років. Це перший раз, коли геологічний літопис Землі використовувався таким чином, дивлячись так далеко в минуле. Це дало нам змогу спробувати скласти карту планети за останні 40% її історії, яку ви можете побачити на анімації нижче. Робота під керівництвом Xianzhi Cao з Університету океану в Китаї опублікована у відкритому журналі Geoscience Frontiers.
Картографування нашої планети через її довгу історію створює прекрасний континентальний танець — сам по собі заворожуючий і витвір природного мистецтва. Починається зі знайомої кожному карти світу. Потім Індія стрімко просувається на південь, за нею йдуть частини Південно-Східної Азії, коли в Південній півкулі формується минулий континент Гондвана.
Приблизно 200 мільйонів років тому (Ma або мега-рік у реконструкції), коли динозаври ходили по землі, Гондвана з’єдналася з Північною Америкою, Європою та Північною Азією, утворивши великий суперконтинент під назвою Пангея. Потім реконструкція продовжується назад у часі. Пангея і Гондвана самі утворилися в результаті зіткнення старих плит. З плином часу з’являється більш ранній суперконтинент під назвою Родінія.
Це не зупиняється на цьому. Родінія, своєю чергою, утворилася в результаті розпаду ще старшого суперконтиненту під назвою Нуна приблизно 1,35 мільярда років тому.
Навіщо складати карту минулого Землі?
Серед планет Сонячної системи Земля унікальна тим, що має тектоніку плит. Його скеляста поверхня розколюється на фрагменти (пластини), які стираються одна з одною і утворюють гори, або розколюються й утворюють прірви, які потім заповнюються океанами.
Окрім землетрусів і вивержень вулканів, тектоніка плит також штовхає гірські породи з глибин землі на висоту гірських хребтів. Таким чином, елементи, які були далеко під землею, можуть розмиватися зі скель і в кінцевому підсумку змиватися в річки та океани. Звідти живі істоти можуть використовувати ці елементи.
Серед цих основних елементів є фосфор, який утворює каркас молекул ДНК, і молібден, який використовується організмами для видалення азоту з атмосфери та створення білків і амінокислот – будівельних блоків життя.
Тектоніка плит також оголює породи, які реагують з вуглекислим газом в атмосфері. Камені, що блокують вуглекислий газ, є головним контролем клімату Землі протягом тривалого часу – набагато, набагато довше, ніж бурхливі кліматичні зміни, за які ми відповідальні сьогодні.
Інструмент для розуміння глибокого часу
Картографування минулої тектоніки плит планети є першим етапом створення повної цифрової моделі Землі протягом її історії. Така модель дозволить нам перевірити гіпотези про минуле Землі. Наприклад, чому клімат Землі зазнав екстремальних коливань типу «Земля-сніжка» або чому в атмосфері накопичувався кисень, коли це сталося.
Дійсно, це дозволить нам набагато краще зрозуміти зворотний зв’язок між глибинною планетою та поверхневими системами Землі, які підтримують життя, яким ми його знаємо.
Багато чого ще потрібно навчитися
Моделювання минулого нашої планети має важливе значення, якщо ми хочемо зрозуміти, як поживні речовини стали доступними для живлення еволюції. Перші докази наявності складних клітин із ядрами, як і всіх клітин тварин і рослин, датуються 1,65 мільярдами років тому.
Це близько до початку цієї реконструкції та близько до часу формування суперконтиненту Нуна. Ми прагнемо перевірити, чи могли гори, які виросли під час формування Нуни, забезпечити елементи для еволюції складних клітин.
Значна частина земного життя відбувається у процесі фотосинтезу та вивільнення кисню. Це пов’язує тектоніку плит із хімічним складом атмосфери, і частина цього кисню розчиняється в океанах.
Своєю чергою, ряд критично важливих металів, таких як мідь і кобальт, краще розчиняються у насиченій киснем воді. За певних умов ці метали потім випадають з розчину: коротше кажучи, вони утворюють рудні поклади.
Багато металів утворюються в коренях вулканів, які зустрічаються вздовж країв плит. Реконструюючи, де в часі пролягали межі стародавніх плит, ми можемо краще зрозуміти тектонічну географію світу та допомогти дослідникам корисних копалин у пошуку давніх багатих металом порід, які зараз поховані під набагато молодшими горами.
У цей час дослідження інших світів у Сонячній системі та за її межами варто пам’ятати, що про нашу власну планету так багато ми тільки починаємо уявляти. Є 4,6 мільярда років, які потрібно дослідити, і камені, по яких ми ходимо, містять докази того, як Земля змінилася за цей час.
Ця перша спроба скласти карту останніх 1,8 мільярда років історії Землі є кроком вперед у грандіозному науковому виклику – скласти карту нашого світу. Але це просто перша спроба. У наступні роки ми побачимо значне покращення з початкової точки, яку ми досягли зараз.