Внеземные воздействия могли вызвать «взрывы» тектоники плит

K_O_S | 29 ноября, 2019 | Планета | Комментариев нет

Когда и как поверхность Земли превратилась из горячей первозданной месивы в скалистую планету, постоянно покрытую тектоникой плит, остается одним из самых больших вопросов, оставшихся без ответа в исследованиях в области наук о Земле. Теперь новое исследование предполагает, что этот земной переход мог фактически быть вызван внеземными воздействиями.

Когда и как поверхность Земли превратилась из горячей первозданной месивы в скалистую планету, постоянно покрытую тектоникой плит, остается одним из самых больших вопросов, оставшихся без ответа в исследованиях в области наук о Земле. Теперь новое исследование, опубликованное в « Геологии» , предполагает, что этот земной переход мог фактически быть вызван внеземными воздействиями.

«Мы склонны думать о Земле как об изолированной системе, в которой имеют значение только внутренние процессы», — говорит Крейг О’Нил, директор Центра исследований планет Университета Маккуори. «Тем не менее, мы все чаще видим влияние динамики солнечной системы на поведение Земли».

Моделирование и сравнение с исследованиями лунных воздействий показали, что после аккреции Земли около 4,6 миллиардов лет назад разрушающие Землю удары продолжали формировать планету в течение сотен миллионов лет. Хотя эти события, по-видимому, со временем сужаются, слои сферул — характерные слои круглых частиц, конденсированных из породы, испаряющейся во время внеземного удара, — обнаруженные в Южной Африке и Австралии, свидетельствуют о том, что Земля пережила период интенсивной бомбардировки около 3,2 млрд. лет назад, примерно в то же время, первые признаки тектоники плит появляются в горной истории.

Это совпадение заставило О’Нила и соавторов Саймона Марчи, Уильяма Боттке и Роджера Фу задуматься о том, могут ли эти обстоятельства быть связаны. «Модельные исследования самой ранней Земли показывают, что очень сильные удары — диаметром более 300 км — могут привести к значительной тепловой аномалии в мантии», — говорит О’Нил. Это, по-видимому, изменило плавучесть мантии настолько, чтобы создать подъемы, которые, по словам О’Нила, «могли напрямую влиять на тектонику».

Но редкие доказательства, найденные к настоящему времени в архее — период времени, охватывающий 4,0-2,5 миллиарда лет назад, — позволяют предположить, что в течение этого интервала происходили в основном меньшие воздействия диаметром менее 100 км. Чтобы определить, были ли эти более скромные столкновения все еще большими и достаточно частыми, чтобы инициировать глобальную тектонику, исследователи использовали существующие методы для расширения записи о воздействии Среднего архея, а затем разработали численное моделирование для моделирования теплового воздействия этих воздействий на мантию Земли.

Результаты показывают, что во время Среднего архея удары шириной 100 км (примерно на 30 км шире, чем у более молодого кратера Чикскулаб) были способны ослабить жесткий, самый внешний слой Земли. Это, говорит О’Нил, могло бы послужить пусковым механизмом для тектонических процессов, особенно если бы внешняя поверхность Земли уже была «подготовлена» к субдукции.

«Если бы литосфера была одинаковой толщины повсюду, такие воздействия не имели бы большого эффекта», — заявляет О’Нил. Но во время Среднего Архея, говорит он, планета достаточно остыла, чтобы в некоторых местах мантия утолщалась, а в других — тонкая. Моделирование показало, что если бы воздействие произошло в области, где существовали эти различия, это создало бы точку слабости в системе, которая уже имела большой контраст по плавучести, — и в конечном итоге запустило бы современные тектонические процессы.

«Наша работа показывает, что существует физическая связь между историей удара и тектоническим откликом примерно в то время, когда предполагалось, что тектоника плит началась», — говорит О’Нил. «Процессы, которые сегодня довольно маргинальны, такие как воздействие или, в меньшей степени, вулканизм, активно приводили в действие тектонические системы на ранней Земле», — говорит он. «Изучая последствия этих процессов, мы можем начать исследовать, как появилась современная обитаемая Земля».

Источник истории:

Материалы предоставлены Геологическим обществом Америки . Примечание: содержимое может быть отредактировано по стилю и длине.

Ссылка на журнал :