Кристали циркону показали, що в першу епоху появи і розвитку життя на Землі плити її кори ще залишалися нерухомі, а тектоніка плит стартувала набагато пізніше. Це дає нові надії на населеність інших планет, де така тектоніка неможлива в принципі.
Наша планета розсіює тепло своїх надр внаслідок тектоніки плит – повільних горизонтальних рухів блоків кори. Цей процес визначає вигляд континентів і склад Світового океану, піднімає гори, насичує поверхню цінними мінералами. Часто кажуть, що без нього на Землі було б неможливе життя. Але схоже, що це стосується лише життя в його сучасному вигляді. Коли воно тільки зароджувалося на планеті, тектоніки плит ще не було. До такого висновку прийшли автори статті, опублікованій в журналі Nature.
Земля – єдина відома нам планета з тектонікою плит. Але і у нас цей рух запустився далеко не відразу. За різними оцінками, воно могло початися від одного до чотирьох мільярдів років тому. А нові дані, отримані Джоном Тардуно (John Tarduno) і його колегами з Рочестерського університету (США), показали, що 3,9 мільярда років тому — під час, до якого відносять перші ознаки життя на Землі — тектоніка плит була відсутня, а розсіювання зайвого тепла проходило внаслідок інших механізмів.
Вчені досліджували стародавні породи з включеннями циркону. Цей мінерал нерідко містить домішки, які мають магнітні властивості і орієнтуються в магнітному полі Землі. Точні характеристики цього поля залежать від географічної широти, тому розташування таких частинок дозволяє визначити регіон, в якому сформувалися кристали циркону. Найчастіше вони з’являлися задовго до сучасних континентів, і за допомогою циркону можна простежити руху земної кори до самого далекого минулого.
Зразок породи з включеннями циркону; умовно показано магнітне поле одного з його кристалів / ©Adam Fenster, Michael Osadciw, University of Rochester
Геологи розглянули циркон в зразках, зібраних на півдні Африки і заході Австралії, їх вік оцінили в 3,4-3,9 мільярда років. Виявилося, що кристали всього цього часового діапазону формувалися в однакових магнітних умовах. “Все вказує на те, що вони утворилися на одній незмінній широті, що підтверджує відсутність тектоніки плит на той час», — пояснив професор Тардуно. Виходить, в період формування життя літосферні плити залишалися нерухомі.
При цьому не можна сказати, що земна кора тоді була абсолютно «мертвою». Планеті так само було потрібно випромінювати надлишок тепла надр в космос, але процес йшов без участі тектоніки плит. Вчені припускають, що в ту епоху це відбувалося внаслідок механізму «замкненої кришки» (stagnant lid). При цьому горизонтальних рухів блоків літосфери не відбувається, вони залишаються на місці, а тепло виходить через геологічно і вулканічні активні розломи між ними.
Передбачається, що саме така тектоніка властива сьогоднішній Венері. Цей механізм менш ефективний, ніж рухи літосферних плит. Можливо, якби вони не запустилися на молодій Землі, то нашу планету чекала б схожа доля і вона теж перетворилася б в розпечений, ніяк не пристосований до життя світ.
Вважається, що найважливіша частина впливу тектоніки плит на земне життя — її роль у вуглецевому циклі. При опусканні країв плит в мантію в неї видаляється частина вуглецю, пов’язаного в осадових породах. Це не дає накопичуватися вуглекислому газу, який здатний сильно розігріти атмосферу. При цьому з часом вуглець повертається на поверхню внаслідок вивержень вулканів, не дозволяючи землі переохолоджуватися. Однак нові дані показали, що три-чотири мільярди років тому клімат планети був стабільним, незважаючи на відсутність цієї частини вуглецевого циклу.
Це досить важливо, оскільки, за сучасними уявленнями, більшість потенційно населених планет Галактики обертаються навколо червоних карликів. Найчастіше вони знаходяться в приливному захопленні і постійно розгорнуті до зірки однією і тією ж стороною, що практично виключає довгостроково працюючу тектоніку плит. Але раз життя виникло на ранній Землі без таких рухів, то не виключено, що вона може виникнути і на таких планетах.