Надра Землі почали активно обмінюватися газами і рідинами з атмосферою і гідросферою несподівано пізно, приблизно 2,5 мільярда років тому. Це говорить про незвичайний характер остигання планети, заявляють геологи в статті, опублікованій в журналі Nature.
Коло життя
На думку геологів, життя існує на Землі і відсутнє на Венері завдяки тому, що надра нашої планети не стоять на місці, а постійно “мігрують” між її поверхнею і глибинними шарами літосфери. Рух континентів, поступове занурення їх порід в глибини мантії та їх подальше “спливання” допомагають Землі “скидати” зайве тепло і стабілізувати клімат.
Цей процес, як вважають вчені, впливає не тільки на клімат, але і на склад атмосфери і океанів Землі. Коли породи континентів занурюються вглиб мантії, вони несуть з собою великі кількості осадових порід, що містять різні гази, воду і інші леткі речовини. Вони повертаються до поверхні разом з виверженнями вулканів, що часто різко змінює склад повітря та води, і сильно впливає на земне життя.
Приміром, нещодавно геологи виявили, що “спливання” мантії в околицях сучасного Норильська призвело до насичення атмосфери великою кількістю парникових газів та “засівання” океанів нутрієнтами, що прискорюють ріст мікробів. Обидва ці події, що сталися приблизно 255 мільйонів років тому, послужили “спусковим гачком” для Пермського вимирання, найбільш серйозного катаклізму в історії життя на Землі.
Парай і її колега Суджой Мукхопадхіай (Sujoy Mukhopadhyay) з університету Каліфорнії в Девісі (США) з’ясували, коли запустилися подібні “легені” планети, вивчаючи найдавніші зразки порід кори та мантії Землі.
Як пояснюють геологи, надра планети містять невеликі кількості благородних газів, що потрапляють туди разом з “потопаючою” корою, так і виникають в результаті розпаду урану, торію та інших радіоактивних елементів.
Пізній старт
Мукхопадхіай і Парай помітили, що частки ізотопів одного з таких газів, ксенону, будуть сильно відрізнятися для порід, часто контактували з водою і атмосферою, і для первинної матерії Землі. Наприклад, первинна мантія повинна містити в собі відносно багато ксенону-129 і ксенону-136, а повітря і перероблені породи кори – ксенону-124 і ксенону-128.
Керуючись цією ідеєю, вчені проаналізували декілька зразків метеоритів, схожих за складом на первинну матерію Землі, а також порід мантії, які залишили надра планети відносно недавно, і спробували вирахувати час запуску її “легких”.
Ці розрахунки показали, що “атмосферний” ксенон фактично повністю був відсутній в надрах Землі протягом перших двох мільярдів років життя планети. Такі висновки стали великою несподіванкою для вчених.
З одного боку, це може означати, що тектонічні процеси і кругообіг порід у літосфері запустилися несподівано пізно, лише 2,5 мільярда років тому. Це, на думку Парай, вкрай сумнівно, враховуючи наявні геологічні свідоцтва. З іншої сторони, вчені не виключають того, що ксенон і інші гази просто не потрапляли в мантію з тієї причини, що надра Землі в перші доби її життя були набагато гарячіша, ніж ми вважаємо сьогодні.
Це призводило до того, що велика частина газів покидала породи кори ще до того, як вони встигнуть зануритися в глибинні шари мантії, що не дозволяло атмосферному ксенону “переміщатися” з підземними запаси цього газу і змінити їх ізотопний склад. Приблизно 2,5-2,4 мільйона років тому вони різко охололи, причину чого ще належить з’ясувати.
Незалежно від того, яка з теорій буде вірна, і та, і інша інтерпретація цього відкриття помітно змінюють наші уявлення про вигляд ранньої Землі і тих умовах, у яких виникли перші живі організми, підсумовують автори статті.