В геологических слоях Большого каньона в США отсутствуют свидетельства о жизни Земли за примерно 1,2 миллиарда лет её истории. Новое исследование показало, что причиной этого разрыва могла быть циркуляция мантии Земли, которая поднимала части континентов, усиливая эрозию, а позже приводя к их опусканию и накоплению новых осадочных пород, сообщает Live Science.
В стенах каньона древние преобразованные и магматические породы возрастом около 1,7 миллиарда лет непосредственно соприкасаются с более молодыми осадочными породами, образовавшимися около 500 миллионов лет назад. Между ними отсутствует огромный период геологической истории, известный как Великий Разрыв.
Этот период особенно важен для понимания истории жизни на Земле: он предшествовал кембрийскому взрыву и частично совпадал с ним — эпохой резкого роста разнообразия живых организмов. Аналогичные разрывы в геологических слоях обнаружены не только в Северной Америке, но и в Балтийском регионе Европы и на севере Китая. Учёные давно спорят о причинах их возникновения.
В статье в журнале Nature учёные предложили объяснение, основанное на моделировании движения мантии Земли. Мантия — это слой под земной корой, где материал медленно перемещается под воздействием тепла.
Модель показала, что циркуляция мантии могла вызвать подъём в период формирования Великого Разрыва трёх указанных регионов. Это способствовало эрозии: осадочные материалы смывались с континентов и переносились в океаны. Позже, в течение последних 540 миллионов лет, эти области начали опускаться. Образовались пространства, где осадки могли накапливаться, формируя новые слои пород. Эти результаты согласуются с геологическими наблюдениями в Северной Америке, Балтийском регионе и на севере Китая.
«Мы изучили, в каких местах воздействие мантии могло привести к формированию Великого Разрыва. Оказалось, что все три региона — это именно те территории, где это геологическое явление выражено особенно ярко», — рассказал соавтор исследования, геолог из Университета Вуллонгонга в Австралии Николас Флэмэн.
Ранее некоторые учёные связывали возникновение Великого Разрыва с глобальным похолоданием, когда лёд мог способствовать масштабному разрушению пород и удалению осадков с континентов. По словам Флэмэна, ледниковый покров, вероятно, действительно играл важную роль. Однако новое исследование указывает на более глубокую причину: без подъёма континентов из-за движения мантии ледники и другие факторы эрозии не смогли бы столь эффективно перемещать осадочные материалы вниз по склонам.
Земная кора постоянно обновляется за счёт тектоники плит. Океанические плиты погружаются под другие плиты и опускаются в мантию — этот процесс называется субдукцией. Вместе с ними в глубины планеты проникают различные химические элементы, которые затем могут вернуться в атмосферу через вулканические извержения.
Причём состав материала, погружающегося в мантию, со временем изменяется. Например, древний океан Палеотетис, существовавший у берегов суперконтинента Пангея и закрывшийся около 200 миллионов лет назад, содержал осадки, богатые углеродом, принесённые смывом с континентов. Когда дно океана опускалось в мантию, часть этого углерода оказалась в глубинах Земли.
Сегодня большая часть зон субдукции сконцентрирована вокруг Тихого океана, дно которого удалено от континентов и содержит относительно мало углеродистых осадков. Поэтому химический состав материалов, проникающих в мантию, сейчас отличается от состава, характерного для других геологических эпох.
По мнению геолога из Университета Висконсина в Мадисоне Шанан Питерси, отсутствие пород не должно рассматриваться просто как потеря информации. Этот разрыв в геологическом летописи сам по себе позволяет представить процессы, происходившие на Земле, и возможное их влияние на развитие атмосферы и жизни.
В эпоху формирования Великого Разрыва выходящие на поверхность кристаллические породы могли активнее выделять калий, железо, марганец и углерод, оказывавшиеся в морях. Это могло повлиять на развитие морских организмов, в том числе способствовать появлению способности создавать минеральные структуры, например раковины. Изменения могли также повлиять на состав атмосферы и увеличения содержания кислорода.
