Ранняя история Земли по понятным причинам остается малоизученной. Так, о том, какова была температура земной поверхности до появления свободного кислорода в атмосфере, судить сложно из-за нехватки палеоклиматических данных. Определить, каким был климат нашей планеты в неоархее, помогли ученым горные породы Кольского полуострова.
Геологи реконструировали климат раннего периода истории Земли / ©Getty images
Природный кислород состоит из смеси трех стабильных изотопов: 16O («стандартный», наиболее широко распространенный изотоп кислорода) и редко встречающихся 17O и 18O. Величина δ18O, обозначающая соотношение изотопов 16O и 18O, широко используется в геохимии, палеоклиматологии и палеоокеанографии для определения температуры осадков и помогает разобраться во взаимодействии подземных вод и горных пород. Недавно для палеоклиматических реконструкций начали применять также величину Δ17O, показывающую соотношение изотопов 16O и 17O.
Ученые из Лозаннского и Женевского университетов, Университета Западного Мичигана и Геологического института Кольского научного центра реконструировали динамику δ18O и Δ17O в гидротермально измененных породах Кейвской геологической структуры, расположенной в центре Кольского полуострова на северо-востоке Балтийского щита, и сделали вывод о температурах в океанах и на суше в эру неоархея. Статью об этом опубликовал журнал Американского геологического общества Geology. Еще одна работа была представлена в журнале Earth and Planetary Science Letters.
Кейвская структура Кольского кратона Фенноскандинавского щита окончательно сформировалась около 2,67 миллиардов лет назад в результате внедрения магмы в вышележащие породы. Это время относится к эре неоархея, когда формировалась настоящая континентальная земная кора, появился кислородный фотосинтез и возникли новые геохимические циклы, обусловленные взаимодействием горных пород и воды из атмосферных осадков.
Зная минеральный состав пород Кейвской структуры и измерив соотношение изотопов кислорода в каждой породе, ученые определили условия их формирования и происхождение участвующих в этом формировании вод.
Так они получили значения этих соотношений для атмосферных осадков и океанов того времени. Полученные данные свидетельствуют о динамическом температурном режиме поверхности неоархейской Земли, при котором температура океанов могла составлять 50–80 градусов Цельсия, а высокоширотные субаэрально обнаженные континенты хотя бы эпизодически испытывали отрицательные температуры. На сегодняшний день это самый ранний период истории нашей планеты, для которого установлен холодный климат в высоких широтах.
