Древнейший экземпляр земной коры подтвердил теорию раннего остывания Земли

В скалистом обнажении в Австралии найден кусочек циркона, который рассказал о превращении Земли в пригодную для обитания планету.

Международная группа исследователей во главе с Джоном Вэлли из Висконсинского университета в Мэдисоне (США) утверждает, что, по её данным, земная кора сформировалась всего через 160 млн лет после возникновения Солнечной системы. Этого хватило на то, чтобы огненный шар, покрытый океаном магмы, остыл.

Исследование подтвердило, что циркон из области Джек-хиллс на западе Австралии кристаллизовался 4,4 млрд лет назад. Предыдущие штудии, основанные на анализе изотопов свинца, уже давали эту дату, тем самым называя данные образцы самыми древними кусочками земной коры.

Полученные сведения подтверждают гипотезу о холодной ранней Земле, которая гласит, что за считанные сотни миллионов лет после образования планеты океан магмы превратился в твёрдую кору и низкая температура поверхности благоприятствовала появлению жидкой воды. Согласно этой модели, Земля приобрела гидросферу уже 4,3 млрд лет назад, а жизнь возникла вскоре после этого.

Работа выполнялась с помощью атомно-зондовой томографии, нового метода, который вкупе с масс-спектрометрией вторичных ионов позволил учёным в точности установить возраст и температурную историю циркона, определив массу отдельных атомов свинца в образце. Вопреки ожиданию, атомы свинца в цирконе не были распределены случайным образом, а слиплись, как «изюминки в пудинге», по выражению г-на Вэлли.

Скопления атомов свинца образовались через 1 млрд лет после кристаллизации циркона: к тому времени радиоактивный распад урана привёл к формированию атомов свинца, которые затем собрались в кучки во время повторного нагрева. «Циркон сформировался 4,4 млрд лет назад, а 3,4 млрд лет назад весь свинец, который там появился к тому времени, сконцентрировался в этих горячих точках, — поясняет г-н Вэлли. — Это позволило нам прочитать новую страницу температурной истории, написанную маленькими цирконовыми капсулами времени».

Образование этих комков, соотношение изотопов и размер (менее 50 атомов в диаметре) — своего рода хронометр, подчёркивает г-н Вэлли, который лишний раз удостоверил надёжность и точность нынешних методов геохронологии. В довершение ко всему, учёные измерили соотношение изотопов кислорода и получили тем самым данные о ранней гомогенизации и последующем остывании Земли.

«Планета была собрана из большого количества гетерогенного материала Солнечной системы», — говорит г-н Вэлли, отмечая, что ранняя Земля пережила интенсивную метеоритную бомбардировку, в том числе столкновение с объектом размером примерно с Марс примерно 4,5 млрд лет назад, в результате чего возникла Луна, а Земля расплавилась и гомогенизировалась. Потом океаны магмы застыли, и случилось это очень рано в истории планеты.

Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Geoscience.

Дмитрий Целиков

Источники: