Исследование предлагает новые, более точные доказательства ранней тектоники плит и инверсии геомагнитных полюсов

Новое исследование фрагментов древнейших пород планеты предоставляет одни из наиболее убедительных на сегодняшний день доказательств того, что земная кора двигалась по механизму, схожему с современной тектоникой плит, уже как минимум 3,25 миллиарда лет назад. Исследование также представляет самое раннее свидетельство того, когда магнитные полюса Земли менялись местами.

Оба результата дают ключ к пониманию того, как такие геологические изменения могли привести к формированию среды, более благоприятной для развития жизни на планете.

Работа, опубликованная в PNAS и проведённая геологами из Гарварда Алеком Бреннером и Роджером Фу, была сосредоточена на части Пилбарского кратона в Западной Австралии — одном из древнейших и наиболее стабильных участков земной коры. Используя новые методики и оборудование, исследователи показали, что некоторые из самых ранних поверхностей Земли двигались со скоростью 6,1 сантиметра в год и смещались на 0,55 градуса широты каждый миллион лет.

Эта скорость более чем вдвое превышает показатель, полученный в предыдущем исследовании тех же учёных. И скорость, и направление этого дрейфа делают тектонику плит наиболее логичным и убедительным объяснением.

Данные позволяют с большей уверенностью исключить альтернативные объяснения, не связанные с тектоникой плит, такие как явления «истинного полярного блуждания» или «тектоники стагнирующей литосферы». Полученная высокая скорость движения не согласуется с особенностями этих процессов.

В статье также описано, что считается самым древним свидетельством инверсии геомагнитного поля Земли, то есть смены местоположения магнитных полюсов. Такие инверсии — обычное явление в геологической истории: согласно данным NASA, за последние 83 миллиона лет полюса менялись местами 183 раза, а за последние 160 миллионов лет — возможно, несколько сотен раз.

Эта инверсия многое говорит о магнитном поле планеты 3,2 миллиарда лет назад. Ключевой вывод заключается в том, что поле, вероятно, было достаточно стабильным и сильным, чтобы защищать атмосферу от эрозии солнечным ветром. Это понимание в сочетании с результатами по тектонике плит даёт представление об условиях, в которых развивались самые ранние формы жизни.

Учёные пробурили и собрали образцы на Пилбарском кратоне, а затем в лаборатории в Кембридже проанализировали их магнитную историю. Используя магнитометры, оборудование для размагничивания и квантовый алмазный микроскоп, они разработали набор новых методов для определения возраста и природы намагниченности образцов. Это позволило установить, как, когда и в каком направлении смещалась кора, а также определить влияние геомагнитных полюсов Земли.

«Возможность надёжно прочесть эти древнейшие породы открывает так много перспектив для изучения периода, о котором часто больше известно из теорий, чем из твёрдых данных, — отметил профессор Роджер Фу. — В конечном счёте, у нас есть хороший шанс восстановить не только то, когда тектонические плиты начали двигаться, но и то, как их движение — и, следовательно, глубинные процессы в недрах Земли, которые ими движут — менялось с течением времени».