Появление жизни оказалось не связано с тектоникой плит

Наша планета рассеивает тепло своих недр за счет тектоники плит — медленных горизонтальных движений блоков коры. Этот процесс определяет облик континентов и состав Мирового океана, поднимает горы, насыщает поверхность ценными минералами. Часто говорят, что без него на Земле была бы невозможна жизнь. Но похоже, что это касается лишь жизни в ее современном виде. Когда она только зарождалась на планете, тектоники плит еще не было. К такому выводу пришли авторы статьи, опубликованной в журнале Nature.

Земля — единственная известная нам планета с тектоникой плит. Но и у нас это движение запустилось далеко не сразу. По разным оценкам, оно могло начаться от одного до четырех миллиардов лет назад. А новые данные, полученные Джоном Тардуно (John Tarduno) и его коллегами из Рочестерского университета (США), показали, что 3,9 миллиарда лет назад — во время, к которому относят первые признаки жизни на Земле — тектоника плит отсутствовала, а рассеивание лишнего тепла проходило за счет других механизмов.

Ученые исследовали древние породы с включениями циркона. Этот минерал нередко содержит примеси, которые имеют магнитные свойства и ориентируются в магнитном поле Земли. Точные характеристики этого поля зависят от географической широты, поэтому расположение таких частиц позволяет определить регион, в котором сформировались кристаллы циркона. Зачастую они появлялись задолго до современных континентов, и с помощью циркона можно проследить движения земной коры до самого далекого прошлого.

Геологи рассмотрели циркон в образцах, собранных на юге Африки и западе Австралии, их возраст оценили в 3,4-3,9 миллиарда лет. Обнаружилось, что кристаллы всего этого временного диапазона формировались в одинаковых магнитных условиях. «Все указывает на то, что они образовались на одной и той же неизменной широте, что подтверждает отсутствие тектоники плит в то время», — пояснил профессор Тардуно. Получается, в период формирования жизни литосферные плиты оставались неподвижны.

При этом нельзя сказать, что земная кора тогда была совершенно «мертвой». Планете так же требовалось излучать избыток тепла недр в космос, но процесс шел без участия тектоники плит. Ученые предполагают, что в ту эпоху это происходило за счет механизма «запертой крышки» (stagnant lid). При этом горизонтальных движений блоков литосферы не происходит, они остаются на месте, а тепло выходит через геологически и вулканические активные разломы между ними.

Предполагается, что именно такая тектоника свойственна сегодняшней Венере. Этот механизм менее эффективен, чем движения литосферных плит. Возможно, если бы они не запустились на молодой Земле, то нашу планету ждала бы схожая участь и она тоже превратилась бы в раскаленный, никак не приспособленный к жизни мир. «Мы считаем, что на большом масштабе времени тектоника плит крайне важна для удаления тепла, создания магнитного поля и обитаемости нашей планеты. Но в самом начале жизни и миллиард лет спустя, судя по нашим данным, в ней не было необходимости», — резюмировал Джон Тардуно.

Считается, что важнейшая часть влияния тектоники плит на земную жизнь — ее роль в углеродном цикле. При опускании краев плит в мантию в нее удаляется часть углерода, связанного в осадочных породах. Это не дает накапливаться углекислому газу, который способен сильно разогреть атмосферу. При этом со временем углерод возвращается на поверхность за счет извержений вулканов, не позволяя Земле и переохлаждаться. Однако новые данные показали, что три-четыре миллиарда лет назад климат планеты был стабильным, несмотря на отсутствие этой части углеродного цикла.

Это достаточно важно, поскольку, по современным представлениям, большинство потенциально обитаемых планет Галактики вращаются вокруг красных карликов. Чаще всего они находятся в приливном захвате и постоянно развернуты к звезде одной и той же стороной, что практически исключает долгосрочно работающую тектонику плит. Но раз жизнь возникла на ранней Земле без таких движений, то не исключено, что она может возникнуть и на таких планетах.