Международная исследовательская группа под руководством геохимика из Университета Аделаиды доктора Эрика Ванденбурга проанализировала древние горные породы на кратоне Пилбара в Западной Австралии. Ученые обнаружили признаки того, что вода проникала глубоко под поверхность Земли, прежде чем способствовать образованию магмы, из которой сформировались вулканы, подобные тем, что сегодня находятся в Тихоокеанском вулканическом огненном кольце.
Результаты исследования, опубликованные в Nature Communications, позволяют предположить, что на Земле уже происходили процессы круговорота воды, которые формируют нашу планету сегодня, несмотря на то, что в период зарождения Земли условия были совершенно иными.
Найденные породы образовались более 3 миллиардов лет назад, когда Земля была совсем другой. Сегодня вода постоянно циркулирует в процессе, известном как тектоника плит. Вода из океанов попадает в мантию в зонах субдукции, где одна тектоническая плита погружается под другую, питая вулканы, которые формируют континенты.
Доктор Ванденбург из Школы физики, химии и наук о Земле сказал, что это исследование позволяет заглянуть в далекое прошлое Земли.
«Ранняя Земля была слишком горячей для того, чтобы тектонические плиты вели себя подобным образом, поэтому до сих пор было неясно, могла ли поверхностная вода совершить такое путешествие более трёх миллиардов лет назад, и если да, то каким образом. Мы были удивлены, обнаружив доказательства того, что большое количество воды уже проникло глубоко в недра Земли и повлияло на формирование вулканических пород», — пояснил Ванденбург.
Новое исследование показывает, что, хотя современной тектоники плит ещё не существовало, вода могла попадать в мантию в результате другого процесса. Исследователи предлагают механизм, который они называют «капельной субдукцией». Согласно этому механизму, плотные, богатые водой участки холодной внешней коры Земли периодически проседали и погружались в более горячую мантию, унося с собой воду.
По мере опускания этого материала содержавшаяся в нем вода попадала в мантию Земли, образуя магму, которая питала вулканические извержения, а затем затвердевала, превращаясь в горные породы, которые можно изучать и сегодня.
«Земля функционировала не совсем так, как сейчас, но, судя по всему, некоторые ключевые процессы уже были запущены», — говорит доктор Ванденбург.
Это открытие помогает ответить на один из важнейших вопросов геологии: когда на Земле начался обмен веществами между ее поверхностью и недрами? Понимание того, когда вода начала проникать глубоко под землю, важно, поскольку этот процесс влияет на все — от извержений вулканов до роста континентов.
Полученные данные дают представление о том, как формировались континенты Земли и как планета эволюционировала в тот мир, который мы знаем сегодня. Поскольку столь древние породы встречаются крайне редко, Пилбара, где они также необычайно хорошо сохранились, — одно из немногих мест, где можно изучать молодую Землю.
Проанализировав химические следы, сохранившиеся в горных породах, геологи смогли реконструировать события, произошедшие 3,1 миллиарда лет назад.
Результаты исследования позволяют предположить, что недра и поверхность Земли могли быть связаны гораздо раньше, чем считалось. Это говорит о том, что молодая планета была удивительно динамичной и уже перерабатывала один из своих важнейших компонентов — воду.
