Загадка миллиарда лет, исчезнувших из истории Земли, решена?

В течение последних ста пятидесяти лет геологи пытались найти ответ на загадку «исчезнувшего времени» из истории Земли. В некоторых местах планеты геологическая летопись проваливается на миллиард лет, и это явление получило в научной среде где-то даже зловещее название «Великое несогласие». Однако в начале января группа исследователей опубликовала статью, в которой объясняет этот таинственный феномен. Работа увидела свет в журнале «Proceedings of the National Academy of Sciences», и в ней приводятся довольно убедительные доказательства того, что огромные ледники стесали более десятка километров поверхности Земли в исторический период, известный как «Земля-снежок».

Большое несогласие

«Большое несогласие» носит это название не случайно — оно действительно большое, и это и вправду несогласие. Это вполне официальный геологический термин, который описывает наблюдающийся в некоторых районах планеты «вакуум» в истории горных пород. Как все мы знаем или догадываемся, чем дальше в землю, тем более старые отложения встречаются на нашем пути.

Однако ещё в 1869 году геолог Джон Пауэлл, путешествуя по Большому каньону, обнаружил, что в местных породах отсутствует слой геологической летописи продолжительностью в миллиард лет, непосредственно предшествующий периоду, когда на планете бурно расцвела жизнь во всём многообразии животных и растительных видов.

Довольно скоро коллеги Пауэлла выяснили, что данный феномен не ограничивается юго-западом Северной Америки. В общей сложности на поверхности суши не хватает, вдумайтесь только, около десяти миллиардов кубических километров пород. Они просто исчезли. Это четверть истории планеты, и для многих поколений учёных было делом чести выяснить, что произошло в те далёкие времена.

По большому счёту, тут есть всего два возможных сценария — либо по какой-то причине в течение гигантского промежутка времени осадочные породы не образовывались, либо случилась титанических масштабов эрозия, уничтожившая геологическую летопись. Исследователи, что вполне логично, искали свидетельства в породах, находящихся выше и ниже исчезнувшего слоя. В том же Большом каньоне сразу над ним находится песчаник Тапитс (Tapeats Sandstone), который сформировался около 525 миллионов лет назад в кембрийский период, а ниже сланец Вишну (Vishnu Schist), которому более 1.6 миллиарда лет.

Тут стоит отметить, что слои пород, располагающиеся выше, имеют гораздо больший объем на единицу времени, чем те, что ниже. Нижние слои спрессованы, так как огромное количество времени находились под большим давлением, но сильнее, чем подразумевается массой того слоя, что находится сверху. И это согласуется с гипотезой эрозии, поскольку дополнительное давление может объясняться весом исчезнувшего слоя.

Циркон
Но как понять, куда делась вся эта пропавшая порода? Не испарилась же она, в конце концов! Упомянутая в начале статьи исследовательская подошла к этому вопросу с неожиданной стороны — она изучила микроскопические кристаллы циркона. Этот минерал образуется одним из первых, когда начинает остывать расплавленная жидкая порода (магма). И он очень прочный, поэтому может перенести геологические процессы, которые разрушают другие минералы.

Важнее, однако, то, что циркон в момент своего формирования становится как бы слепком происходящих геохимических процессов. Учёные могут определять возраст этих кристаллов, сравнивая изотопы урана — очень медленно распадающегося радиоактивного элемента. Конкретно в рамках этого исследования учёные проанализировали содержание в кристаллах циркона изотопов кислорода и серебристого металла, который называется гафний. Их соотношение значительно отличается в континентальной и океанической коре, поэтому данный анализ может показать, откуда взялась магма, из которой образовался циркон — из-под суши или из-под океана.

Земля-снежок
Результаты, полученные учёными, могут шокировать — огромный слой земли, в общей сложности до 14 километров в высоту, был сброшен в океаны, а затем задвинут обратно под сушу и переработан в магму в процессе субдукции. Это вполне согласуется с гипотезой о том, что 650 миллионов лет назад вся планета, или большая ее часть, была покрыта льдом. Это теория, как мы помним, называется «Землёй-снежком». Когда-то она считалась нелепой, однако получает всё больше подтверждений.

Учёные, проанализировавшие циркон, изучили также и древние ударные кратеры, имеющиеся на Земле. Они отмечают, что на планете гораздо больше тех из них, что появились после глобального оледенения, так как гигантские ледяные щиты, по всей видимости, просто соскоблили более мелкие следы астероидных ударов. Естественно, сохранились и более древние кратеры, но они огромны, глубиной до нескольких километров, и те катаклизмы, о которых мы говорим сегодня, не смогли уничтожить их до основания. Таким образом, комплекс приведённых исследователями доказательств действительно может говорить о том, что гигантские ледники 650 миллионов лет назад «зашкурили» поверхность суши.

Слабые места теории
Конечно, у этого исследования есть и слабые места. Одно из них, очевидно, в том, что суша прогрелась бы за миллионы лет до окончания «Великого несогласия», поэтому неясно, почему не сохранилось отложений этого периода. Авторы считают, что лёд не оставил ничего, что могло бы эродировать, и для формирования новой «земли» потребовалось время. Однако для подтверждения этой гипотезы необходимы дополнительные исследования. Некоторые их коллеги считают, что эрозия произошла раньше образования «Земли-снежка» и это спровоцировало глобальное похолодание на планете.

Но, возможно, самое интригующее в этом исследовании то, что оно может объяснить тот жизненный всплеск, который произошел после «разморозки» планеты. Существует гипотеза, согласно которой изменения на Земле, вызванные столь масштабной эрозией, могли стать причиной появления огромного количества новых видов живых существ — феномена, известного как «Кембрийский взрыв».

Исследователи отмечают в статье, что заполненные минералами и водой мелководья, оставленные ледниками, были бы крайне благоприятны для самых разнообразных морских обитателей и всевозможных эволюционных трансформаций. Они относятся к этому предположению со здоровой долей скепсиса, так как конкретно их исследование никоим образом его не доказывает. Но, если оно подтвердится, это будет вдохновляющая история. Самая холодная и суровая зима в истории Земли, порождающая невероятное разнообразие жизненных форм, развившихся впоследствии в том числе и в человека. Разве это не поэтично?

My Webpage