С детства нам рассказывают о круговороте воды, состоящем из испарения и осадков. Но глубоко под нашими ногами протекает второй, гораздо более медленный процесс. На океанском дне морская вода просачивается в кору и вступает в реакцию с породой, химически связываясь внутри минералов.
3,1 миллиарда лет назад глубинный круговорот воды запустил на Земле вулканы
Ученые из Университета Аделаиды обнаружили в регионе Пилбара древние лавы возрастом 3,1 миллиарда лет. Исследование уникальных пород доказало существование глубокого круговорота воды в те времена, когда привычная нам тектоника плит еще не сформировалась, а земная кора была слишком мягкой.
Национальный парк «Гавайские вулканы». Britannica
Регион Пилбара на северо-западе Австралии признан учеными уникальным геологическим заповедником. Из-за исключительной сохранности местных пород, возраст которых превышает 3,5 миллиарда лет, эту пустынную местность активно исследует NASA. Агентство использует ландшафты и древние вулканические структуры Пилбары в качестве земного аналога Марса для подготовки марсоходов и отработки методов поиска внеземной жизни.
В современном мире погружающиеся тектонические плиты уносят эти водоносные минералы вниз, в мантию, а вулканы со временем «выдыхают» воду обратно. Этот процесс регулирует водный баланс планеты, не позволяя океанам высохнуть, а мантия благодаря воде плавится иначе, помогая строить континенты. На протяжении десятилетий ученых интересовала загадка: как ранняя Земля возвращала воду в свои глубины до появления тектоники плит? Исследование показывает, как это могло происходить. Работа опубликована в журнале Nature Communications.
Пилбарские лавы Вундо. Eric Vandenburg
Продолжение ниже
Видео
Продолжение
Ученые отобрали образцы лав группы Вундо в Пилбаре, где сохранились редчайшие участки тонкой древней коры. Химически эти породы оказались близкими родственниками лав, извергающихся сегодня в зонах субдукции, например, в Тихоокеанском огненном кольце. Среди них обнаружен древнейший пример редкой, богатой водой лавы — бонинита. Добавление воды в мантийные породы работает как соль на обледенелой улице: она снижает температуру плавления.
Границы плит по периферии Тихого океана погружаются друг под друга, образуя вулканы и вызывая землетрясения. The Conversation. Eric Vandenburg
Измерив химический состав, ученые выяснили, что древняя мантия содержала столько же воды, сколько и мантия под современными дуговыми вулканами. Наличие воды в мантии — это ключевое условие для формирования и работы дуговых вулканов, таких, как вулканы Камчатки, Японии или Курильских островов. Без воды в мантии эти вулканические цепи просто не появились бы.
Альтернатива тектонике плит
Как, возможно, происходила капельная индукция около 3,1 миллиарда лет назад, до появления тектоники плит. Eric Vandenburg
Поскольку молодая Земля была горячее, а кора — слишком мягкой для жесткого скольжения плит, погружение влаги происходило иначе. Ученые назвали этот процесс «дрипдукцией». Вместо чистого погружения плиты участок мягкой водоносной коры прогибался и уходил в мантию короткими локальными толчками. Это была временная версия субдукции, которая затягивала поверхностную воду за собой и питала вулканы.
«Хотя этот процесс был хаотичным, задолго до того, как Земле началась устойчивая тектоника плит, она уже нашла способ управлять своим водным бюджетом. Эти скалы в Пилбаре хранят память о планете, начинающей перерабатывать свои океаны», — говорит ведущий автор работы доктор Эрик Вандербург
Компьютерные модели и раньше предсказывали подобные сценарии для ранней Земли, но найденные геологами древние породы, в первую очередь бонинит, предоставили реальные доказательства. Глубинный круговорот воды оказался намного старше тектонических механизмов, которые, как казалось раньше, были ему необходимы. Земля перерабатывала воду и запускала вулканы более трех миллиардов лет назад. Но ученые будут и дальше искать фрагменты первозданной коры, чтобы подтвердить этот древний глубинный круговорот воды.
Загружаем