Тектоника плит могла сыграть ключевую роль в появлении жизни на Земле

Хотя первоначально считалось, что тектоника плит возникла сравнительно поздно в геологической истории Земли, последние исследования показывают, что она возникла гораздо раньше и могла быть причастна к появлению жизни. Полученные данные свидетельствуют о том, что крупные геологические потрясения происходили уже в архее, что могло способствовать появлению элементов и условий, необходимых для жизни.

В отличие от других каменистых планет, на Земле тектонические плиты находятся в движении — по причинам, которые до сих пор не до конца понятны. Другие каменистые планеты и спутники Солнечной системы имеют жесткую, неподвижную кору — геологическая конфигурация, известная как тектоника «застывшей крышки». Поверхностная кора нашей планеты, напротив, состоит из частей, которые толкаются и прилегают друг к другу, как кусочки пазла.

Эти движения приводят к постоянной рециркуляции тектонических плит. Более хрупкая кора на поверхности и в верхней мантии перемещается поверх более теплой и подвижной нижней мантии. Это позволяет образовываться новой коре на срединно-океанических хребтах — пространствах между плитами, которые позволяют магме из нижней мантии подниматься к поверхности, остывать и затвердевать. Эти океанические коры регулярно разрушаются и обновляются в результате субдукционных движений, в частности, когда одна плита проскальзывает под другую.

В результате такой переработки крайне сложно определить точное время начала тектонических движений. Самая старая из известных океанических корок, расположенная в Средиземном море, датируется всего 340 миллионами лет, в то время как горные породы, формирующиеся именно в зонах субдукции, имеют возраст около 700 миллионов лет.

Исследователи пришли к выводу, что тектоника плит началась только в этот период, когда многоклеточные организмы только зарождались. Однако последние исследования позволяют предположить, что она могла возникнуть еще в архейский период, между 4 и 2,5 миллиарда лет назад, когда на планете существовала только одноклеточная жизнь. Это позволяет предположить, что тектоника плит тесно связана с появлением последних.

Таким образом, примитивные формы жизни могли эволюционировать в сложные формы на любой планете с тектоникой плит. «Планет с примитивной жизнью могут быть миллиарды, но для того, чтобы построить радиопередатчик или запустить ракету, необходим ряд обстоятельств, которые могут возникнуть только на планете с тектоникой плит, океанами и континентами», — говорит Роберт Стерн, геофизик из Техасского университета в Далласе, в интервью Live Science.

Тектоника плит во время архея?

Хотя ее вклад в зарождение жизни оспаривается, ученые сходятся во мнении, что тектоника плит тесно связана с ее эволюцией к сложной форме. Одно из исследований показало, что она может быть связана с быстрыми темпами эволюции, вероятно, благодаря адаптивности и селективному давлению, вызванному фрагментацией и диверсификацией среды обитания.

Тектоника плит также могла позволить жизни адаптироваться после эпизодов массового вымирания, таких как Великое пермское вымирание, которое уничтожило 90 % живых организмов на Земле. Это событие было связано с чрезмерными выбросами CO2 в результате интенсивной вулканической деятельности. Тектонические движения вызвали бы эрозию континентальных пород, в результате чего углеродистые минералы разложились бы, унеслись в глубины океана и, наконец, похоронили их в недрах планеты. Это помогло бы восстановить климатический баланс, более благоприятный для развития жизни.

Однако последние геохимические данные свидетельствуют о том, что тектонические движения начались гораздо раньше и способствовали появлению первых одноклеточных организмов, доставив необходимые для этого минералы из недр Земли на поверхность. Анализ кристаллов циркона, например, показал, что на планете уже существовал океан 4,4 миллиарда лет назад, незадолго до появления первых форм жизни. Суша с пресной водой на поверхности существовала уже через 600 миллионов лет после образования Земли.

Эти результаты позволяют предположить, что земная кора начала перерабатываться уже в архее или даже в катархее. Вода ослабила кору, что повысило вероятность ее разлома и вызвало субдукционные движения. Эксперименты, имитирующие эти движения, привели к образованию пород, очень похожих на древнейшие породы, обнаруженные на Земле. С другой стороны, исследователи считают, что тектоника плит была единственным способом эффективно снизить количество CO2 в атмосфере первобытной Земли с уровня, обнаруженного на Венере, до более низких концентраций, существовавших в начале архея.

Также были обнаружены значительные изменения в химическом составе минералов, датируемые 3,8 млрд лет назад. Они указывают на переход от стабильной, жесткой коры к более фрагментированной и современной по внешнему виду, что может свидетельствовать о раннем начале субдукционных движений.

Потенциальная зацепка в поисках внеземной жизни

Однако исследователи считают, что эти данные недостаточно убедительны, чтобы подтвердить, что тектоника плит началась в катархее. «Не говоря уже о том, что они основаны в основном на геологических свидетельствах, которые могут буквально уместиться в наперстке», — говорит Т. Марк Харрисон, почетный профессор геонаук Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе.

Тем не менее, если эти гипотезы подтвердятся, тектонику плит можно будет использовать как маркер в поисках внеземной жизни. Хотя из-за близости к своей звезде экзопланета LHS 3844b (расположенная в 49 световых годах от Земли) вряд ли может быть источником жизни, она, например, может иметь активную мантию и подвижную кору. «В конечном счете, понимание того, что вызывает тектонику и может ли она работать на разных планетах, поможет нам понять, будут ли эти планеты пригодны для жизни», — заключает Тобиас Майер, эксперт по динамике мантии из Оксфордского университета.

Читайте все последние новости природы на New-Science.ru

Запись Тектоника плит могла сыграть ключевую роль в появлении жизни на Земле впервые опубликована на сайте Про технологии.