Базові знання про те, як формувалася Земля, були систематизовані в минулому столітті. Але тільки до кінця 20 століття геологи змогли відносно виразно пояснити рух континентів через внутрішні механізми тектоніки плит. Ми все ще наближаємося до розуміння геологічної природи материків, океанів і гірських хребтів.
Перша проблема полягає в тому, що геологи не відповіли на важливе запитання: якою була Земля до того, як оформилися перші континентальні плити? Друга проблема має, скоріше, внутрішній характер і пов'язана з функціональністю всього наукового співтовариства: якщо і запропонують "зручну" для всіх теорію, то знадобиться її затвердження як аксіоматичної доктрини?
Як свого часу вчинили зі шкалою геологічного часу: хронологічні проміжки геологічних "ер" встановити не можна, а ось нав'язати правдоподібну "картину світу" цілком реально. Зрештою, від якоїсь реальності потрібно ж відштовхуватися...
Ось і зараз, судячи з нового дослідження, опублікованого в журналі "Geology", ситуація концептуально не змінюється. Так, знайдено підтвердження старої теорії, що молода Земля була вулканічно активною, а перехід до тектоніки плит відбувався "насильницьким" шляхом. Природа такого "насильства" не цілком зрозуміла, але ж і вулканічна активність - це наслідок будь-якої тектонічної активності. Для цього не потрібно створювати спеціальних теорій!
"Геологія побудована на принципах уніформітаризму, тобто ідеї, що ми, вивчаючи сучасні геологічні процеси, можемо використовувати їх для розуміння того, як Земля працює в масштабах мільйонів років", - каже д-р Адам Білл, що вивчав ранню динаміку Землі в період свого професорського проєкту в Мельбурнському університеті.
"Цей метод розпадається, коли ми намагаємося зрозуміти ранню Землю, тому що тоді був спекотніший клімат і вона поводилася зовсім по-іншому. Геологам важко уявити, якими саме процесами формувалися найдавніші континенти Землі, особливо якщо врахувати, що ці процеси ми більше не можемо спостерігати".
"Існує дві точки зору, - каже професор Луїс Морезі зі Школи наук про Землю Університету Мельбурна.
"По-перше, немає такого поняття, як "до тектоніки плит". Була хмара пилу, утворилася Земля, і, коли вона кристалізувалася і стала твердою, відразу вийшла якась форма тектоніки плит. Інша парадигма полягає в тому, що перші мільярди років Землі були нічим не схожими на сучасну тектоніку плит".
Земля постійно розігрівається за рахунок внутрішньої радіоактивності, і ця спека має кудись іти. Тактова тектоніка, яку іноді називають континентальним дрейфом, є способом поширення цієї спеки на планеті.
"Завдяки тектоніки плит весь океанський басейн постійно зміщується, що змушує холодний зовнішній матеріал проникати всередину, а гарячий внутрішній матеріал виштовхувати на поверхню, ось як ви отримуєте енергію", - стверджує професор Моресі.
Учені згодні з тим, що рання Земля була більш гарячим і радіоактивним об'єктом, ніж сьогодні. То якби не було тектоніки плит, тоді звідки все це тепло? Для більшого розуміння процесу геологи тимчасово "забули" про Землю і спробували знайти альтернативне пояснення на іншому кінці Сонячної системи.
Іо, один із 69 супутників Юпітера, є найбільш вулканічно активним об'єктом у нашій системі. На думку професора Морезі, ІО може бути моделлю стародавньої Землі.
"На Іо внутрішня спека перетворюється на зовнішню вулканічну діяльність, тому ми спостерігаємо нескінченні виверження вулканів".
Ця теорія отримала назву "теплова труба Землі". Професор Морезі та його колеги побудували комп'ютерну модель з відкритим вихідним кодом літосфери, яка охоплює земну кору і верхню мантію на глибині близько 200 кілометрів, вважаючи, що це ідеальний інструмент для моделювання смерті Землі за рахунок активізації "теплових трубок".
Доктор Білл, коли використовував цю програму для моделювання аналогічних процесів у "земних" умовах, звернув увагу на тонкий шар твердої породи, названий "кришкою теплової труби", - цей шар ніби місцями "накриває" земну поверхню.
У той час як більша частина земної кори перебуває в роздробленому і розплавленому стані, здіймаючись і розмиваючись за допомогою тектоніки плит, деякі регіони, звані кратонами, не змінилися за мільярди років. Приклади цих великих, здебільшого плоских форм рельєфу є в Західній Австралії, басейні Амазонки, Південній Африці та в деяких частинах Канади.
"Тектоніка плит створює масивні структури, такі, як Гімалаї, але в кінцевому підсумку вона просто зникне", - каже професор Моресі. "І все ж ці кратони просто "сидять" там, і вони не дуже сильно деформуються, і в деяких регіонах ми можемо бачити оригінальну структуру віком майже в чотири мільярди років".
Деякі райони Австралії збудовані з цих стародавніх кратонів, вони є джерелом багатьох наших мінеральних багатств, включно з великими родовищами залізної руди в Західній Австралії. Професор Морезі стверджує, що теорія теплових труб пояснює, як ці породи спочатку формувалися, але не пояснює масивність покладів самих порід.
Шари вулканічних порід з'явилися через те, що кратонна кора спочатку утворювалася на місцях виверження вулканів. Але такий процес призводить до виникнення тонких скельних шарів, тоді як кратони дуже потужні, їхня товщина сягає 200 кілометрів.
"Таким чином, вони, мабуть, сформувалися в той час, коли з'являлися потужні пласти", - каже він.
"Крайня товщина цих древніх кратонів уперше була визначена понад 50 років тому, але ніхто не зміг пояснити, чому вони настільки потужні", - переконаний доктор Білл.
"Кілька років тому наш колега з цього проєкту, доцент Кеті Купер, висунула гіпотезу про те, що кратони ущільнилися після затоплення холодним шаром мантії... Та чи може це бути спричинене ініціацією тектоніки плит, чи все ж таки катастрофою, яка, імовірно, сталася в один час з утворенням кратонів?".
Дослідники протестували цю ідею за допомогою комп'ютерної моделі. У симуляціях кратони утворюються при насильницькому переході від стану "теплової труби" безпосередньо до тектоніки плит.
"Під час переходу до пластинчастої тектоніки Земля пережила планетарну катастрофу, накопиченої енергії вистачило на мільярд років або близько того, а потім вся ця енергія випущена за короткий період часу. І цей процес не повторюється, тому що запускається тектоніка плит, а це вже інша парадигма, і ви знову не зможете створити початковий стрес. Тобто створюються неймовірно потужні камені, які потім продовжують незмінно існувати мільярди років".
