Циркониеви кристали от Down Under разкриха кога са се появили плочите.

Тектоничните плочи на Земята се движат непрекъснато, откакто са се появили преди 3,6 милиарда години, според ново проучване върху някои от най-старите кристали в света. Преди това изследователите смятаха, че тези плочи са се образували от 3,5 до 3 милиарда години, а все още предстоящите изследвания дори изчисляват, че плочите са на възраст 3,7 милиарда години.

Учените от новото проучване датираха началото на тектониката на плочите, като анализираха древните кристали циркон от Джак Хилс в Западна Австралия. Някои от цирконите датират отпреди 4,3 милиарда години, което означава, че са съществували, когато Земята е била само на 200 милиона години - бебе от гледна точка на геологията. Изследователите са използвали тези циркони, както и по-младите от преди 3 милиарда години, за да дешифрират текущите химически записи на планетата.

"Реконструираме как Земята се е променила от разтопена топка от скали и метали към това, което е днес", казва водещият изследовател Майкъл Акерсън, изследовател геолог от Националния природонаучен музей на Смитсониън във Вашингтон, окръг Колумбия.

Тектониката на плочите е процес, при който огромни плочи от твърда скала се плъзгат по мантията на Земята, слоят точно под кората. Тези континентални плочи се изместват, счупват се и се сблъскват, причинявайки земетресения, издигат планини и образуват океани. Освен Земята, никое друго известно планетарно тяло няма тектоника на плочите, твърдят изследователите. Вероятно Земята има живот заради тектониката на плочите, съобщи списание Quanta.

Например, с течение на времето скалите улавят въглероден диоксид, парников газ, който помага да се затопли Земята (въпреки че твърде много CO2 може да доведе до глобално затопляне), а тектониката на плочите гарантира, че тези скали в крайна сметка се влачат и разтопяват, а CO2 се изхвърля като газ през вулканите, съобщи по-рано Live Science. Без този процес Земята може да замръзне.

Тъй като обаче най-ранната тектоника на плочите е била покрита и рециклирана през геоложките еони, определянето на нейната възраст може да бъде предизвикателство. За да разследват, Акерсън и колегите му събраха 15 скали с размер на грейпфрут от Джак Хилс и ги раздробиха на най-малките минерални компоненти, образувайки пясък. За щастие цирконите са плътни, така че беше лесно да се отделят от останалата част от пясъка, като се използва метод, подобен на пресяването на злато, казват изследователите.

След това изследователите взеха цирконите - повече от 3500, и ги обстрелват с лазер, за да измерят химичния им състав с помощта на масова спектрометрия. Екипът също така определи възрастта на всеки циркон, като измери съдържанието на уран, радиоактивен елемент с известен период на разпадане, което позволява на учените да определят колко дълго е съществувала всяка проба.

Само 200 от тези циркони обаче са били "годни" за проучване, което означава, че са запазили своите химични свойства отпреди милиарди години.

"Разкриването на тайните, съхранявани в тези минерали, не е лесна задача", каза Акерсън. "Ние анализирахме хиляди от тези кристали, за да намерим шепа полезни точки от данни, но всяка проба има потенциала да ни каже нещо съвсем ново и да промени начина, по който разбираме произхода на нашата планета."

Екипът разгледа и съдържанието на алуминий във всеки циркон. Изследванията върху съвременните циркони показват, че високоалуминиевите циркони се образуват само по няколко начина. Така че присъствието на алуминий в древните циркони е доказателство за това как са били образувани и какво се е случвало по това време, геоложки казано, казаха изследователите.

Свидетелствата на алуминия

След анализ на 200 циркона, всеки с ширината на само няколко човешки косми, изследователите откриха значително увеличение на концентрациите на алуминий преди около 3,6 милиарда години.

Тази композиционна промяна вероятно поставя началото на тектониката на плочите и "потенциално може да сигнализира за появата на живот на Земята", каза Акерсън. "Но ще трябва да направим много повече изследвания, за да определим връзките на тази геоложка промяна с произхода на живота."

Екипът свързва високоалуминиевите циркони с появата на тектоника на плочите, защото един от начините, по които се образуват тези уникални циркони, е когато скалите дълбоко под повърхността на Земята се топят. "Наистина е трудно да се вкара алуминий в циркони поради техните химически връзки", каза Акерсън. "Трябва да имате доста екстремни геоложки условия."

Ако скалите се топят дълбоко под повърхността на Земята, тогава земната кора (най-външният слой на Земята) вероятно става по-дебела и започва да се охлажда, казват изследователите. Това удебеляване вероятно е било част от прехода, довел до движението на плочите, каза екипът.

По-ранно проучване от 2014 г. на скали от 4-милиардния комплекс Acasta Gneiss в Северна Канада също показва, че земната кора се е удебелявала по това време, което е причинило топенето на скалите по-дълбоко в планетата, отколкото преди.

„Резултатите от Acasta Gneiss ни дават повече увереност в нашата интерпретация на цирконите от Джак Хилс“, каза Акерсън. "Днес тези места са разделени на хиляди мили, но те ни разказват доста последователна история, която е, че преди около 3,6 милиарда години се е случвало нещо значимо в световен мащаб."

След това Акерсън планира да търси следи от древен живот в цирконите на Джак Хилс. Той също така планира да ловува за други изключително стари циркони, за да види дали те дават подобни резултати за удебеляването на земната кора преди около 3,6 милиарда години, каза той.

Изследването, което е платено от Смитсониън и НАСА, е публикувано в Geochemical Perspective Letters.