Міжнародна група вчених виявила нові докази того, що Земля почала «переробляти» воду між поверхнею та своїми глибокими надрами набагато раніше, ніж вважалося досі. Дослідження стародавніх вулканічних порід віком понад 3,1 мільярда років показало, що вода з поверхні вже тоді проникала в мантію та впливала на утворення магми.

Результати роботи, опубліковані в журналі Nature Communications, можуть суттєво змінити уявлення про ранню геологічну історію нашої планети.

Стародавні породи зберегли сліди давніх процесів

Об’єктом дослідження стали вулканічні породи з регіону Пілбара в Західній Австралії. Цей район є одним із найдавніших і найкраще збережених фрагментів земної кори, що дозволяє науковцям буквально зазирнути в минуле Землі.

Команда під керівництвом геохіміка Університету Аделаїди Еріка Ванденбурга проаналізувала хімічний склад цих порід і виявила характерні ознаки того, що під час їхнього формування в магмі вже була присутня вода, яка потрапила до мантії з поверхні планети.

За словами дослідників, це означає, що кругообіг води між поверхнею та надрами існував понад три мільярди років тому.

Як вода потрапляла в мантію без сучасної тектоніки

Сьогодні перенесення води в глибини Землі забезпечує тектоніка плит. У зонах субдукції одна літосферна плита занурюється під іншу, захоплюючи разом із собою воду та мінерали. Під впливом високих температур ця вода вивільняється, сприяючи плавленню порід і формуванню магми.

Однак у ранній історії Землі цей механізм навряд чи міг працювати. Через значно вищу температуру надр літосферні плити ще не були такими жорсткими та рухливими, як сьогодні. Саме тому вчені запропонували інше пояснення.

Новий механізм отримав назву «дріпдукція»

Дослідники припускають, що понад три мільярди років тому існував процес, який вони назвали dripduction («дріпдукція»). Його суть полягає в тому, що окремі охолоджені ділянки земної кори, насичені водою, поступово ставали важчими, втрачали стабільність і буквально «провалювалися» в гарячу мантію.

Разом із цими масами в надра потрапляла й вода. Там вона сприяла плавленню гірських порід, утворенню магми та подальшій вулканічній активності. Саме такі процеси могли сформувати вулканічні породи, які сьогодні досліджують геологи.

Рання Земля вже мала складний кругообіг речовин

Науковці зазначають, що відкриття свідчить: навіть без сучасної тектоніки плит наша планета вже мала механізми обміну речовинами між поверхнею та внутрішніми шарами.

Такий кругообіг відіграє ключову роль у формуванні магми, розвитку вулканів, зростанні континентів і загальному розвитку планети. Крім того, він впливає на розподіл хімічних елементів, необхідних для виникнення та підтримки життя.

Чому відкриття є важливим

Більшість найдавнішої земної кори була зруйнована або змінена внаслідок подальших геологічних процесів. Саме тому породи кратону Пілбара становлять виняткову цінність для науки — вони зберегли унікальні «хімічні відбитки» подій, що відбувалися понад три мільярди років тому.

Автори дослідження вважають, що їхня робота відкриває новий погляд на ранню історію Землі. Вона демонструє, що обмін водою між поверхнею та глибокими шарами планети розпочався значно раніше, ніж припускали попередні моделі, а процеси, схожі за функціями на сучасну тектоніку плит, могли існувати ще на самому початку розвитку нашої планети.