Необычный состав древнейших пород на Земле объяснили метеоритами

Одни из древнейших пород на Земле могли сформироваться в результате таяния базальта при метеоритной бомбардировке, сообщается в новом исследовании в журнале Nature Geoscience. Это объясняет, почему они содержат меньше кремния и больше железа, чем другие камни в центральных частях континента.

В древности, когда Земля еще только формировалась, она подверглась поздней тяжелой бомбардировке, во время которой, как считается сегодня, метеориты падали на поверхность планеты и образовывали крупные кратеры. Это в заметной степени повлияло на ее внешний облик: породы плавились и перемешивались между собой. Тем не менее, нам мало что известно о раннем периоде существования Земли, потому что камни, датируемые возрастом старше, чем 3,8 миллиарда лет назад, встречаются крайне редко. Тем не менее, иногда ученым встречаются субмиллиметровые зерна циркона, которые относятся к катархейскому периоду — около 4,4 миллиарда лет назад. Основываясь на анализе цирконовых вкраплений, некоторые исследователи предполагают, что в то время Земля была покрыта большим количеством фельзических магматических пород, которые в основном сложены минералами с высоким содержанием кремнезема. 

Древнейшие известные сегодня фельзические породы — гнейсы Идивхаа (Idiwhaa gneisses), их возраст составляет 4,02 миллиарда лет. Породы были найдены в гнейсовом комплексе Акаста на северо-западе Канады. Интересно, что они отличаются по составу от других фельзических пород, которые встречаются в коре древних континентов. Это говорит о том, что гнейсы Идивхаа сформировались под влиянием других процессов. 

Чтобы выяснить, какие процессы были ответственны за формирование древнейших фельзических пород, группа геологов под руководством Тима Джонсона (Tim E. Johnson) из Университета Кертин, Австралия, провела гидродинамическую симуляцию. Исследователи предположили, что гнейсы Идивхаа могли сформироваться при плавлении более старых базальтовых (мафических) пород с низким содержанием кремнезема и высокими содержаниями магния и железа. Ученые определили состав коры примитивной Земли, а также температуру и давление, необходимые для того, чтобы она оплавилась и частично образовала гнейсы Идивхаа.

Симуляция показала, что процесс должен был происходить при очень низком давлении, около 0,1 гектопаскаля, и температуре порядка 800–900 градусов Цельсия. По мнению исследователей, такие условия могли создать падения метеоритов. Геологи провели дополнительное моделирование, в котором 10-километровый метеорит падал на мафическую кору со скоростью от 12 до 17 километров в секунду. Выяснилось, что на расстоянии от 10 до 50 километров от места падения и на глубине до 3 километров действительно могли образоваться породы, сходные с теми, что наблюдаются на северо-западе Канады. По мнению ученых, фельзические породы были очень распространены около 4 миллиардов лет назад, однако из-за тектонических процессов их почти не осталось. 

Тем не менее, о составе древней Земли известно крайне немного, поэтому нельзя с уверенностью предполагать, каким был состав ее коры. Вероятно, в будущем геологи смогут найти другие доказательства предложенной теории. 

Некоторые ученые подвергают сомнению теорию поздней тяжелой бомбардировки. В 2016 году группа исследователей с помощью компьютерного моделирования показала, что ее свидетельства недостаточно надежны. 

Кристина Уласович

Источник: nplus1.ru