Геологи выяснили, когда из воды поднялась почти вся современная суша

2,4 миллиарда лет назад Земля пережила период быстрого по геологическим меркам роста площади суши. В результате эта величина достигла двух третей от нынешнего значения. К такому выводу пришла команда учёных во главе с Ильёй Биндеманом (Ilya Bindeman) из Орегонского университета в США. Их научная статья опубликована в журнале Nature.

Согласно выводам геологов, суша начала интенсивно подниматься из воды 2,4 миллиарда лет назад.
Фото Global Look Press.

О событиях, происходивших несколько миллиардов лет назад, судить трудно. Время стёрло в пыль почти все свидетельства тех далёких времён. Поэтому нет ничего удивительного в спорах о том, с какой скоростью на Земле менялась площадь суши. Был ли этот процесс плавным или резким? Когда большая часть современной тверди поднялась из воды? Высказанные оценки варьируются в пределах от одного до трёх миллиардов лет назад.

Команда Биндемана нашла свой способ ответить на этот вопрос. Как сообщает пресс-релиз Орегонского университета, геологи изучили 278 образцов сланцев, отобранных на всех континентах из отложений и скважин. Возраст образцов охватывает широкий диапазон. Древнейшим из них 3,7 миллиарда лет. Сланцевые породы формируются под влиянием выветривания, поэтому по ним можно во многом судить о воздействии воздуха, света и осадков, поясняет Биндеман.

Исследователей интересовало соотношение изотопов кислорода. Наиболее распространённым из них является ¹⁶O, но существуют также более тяжёлые изотопы ¹⁷O и ¹⁸O. Вода, образованная с участием такого кислорода, имеет немного большую температуру кипения, чем обычная. Поэтому облака и выпадающий из них дождь бедны ею. Тщательно изучив соотношение изотопов в сланцах, можно определить, по каким из них в своё время хлестали ливни, а по каким только морские волны.

Количество осадков в прибрежной зоне и в глубине континента заметно отличается, поэтому благодаря таким данным можно примерно определить площадь суши.

"Удивительно понимать, что мы всё ещё можем найти следы чего-то столь неуловимого, как дождевая вода, в скалах, возраст которых составляет 3,5 миллиарда лет", – признаётся соавтор исследования Николя Дофа (Nicolas Dauphas) в пресс-релизе Чикагского университета.

Основываясь на собранных данных и результатах предшественников, авторы заключили, что площадь суши начала резко расти 2,4 миллиарда лет назад и сравнительно быстро достигла величины в две трети нынешнего значения. Исследователи связывают это с остыванием мантии и увеличением её плотности.

Гипотетическая карта суши во время начала "сборки" суперконтинента Кенорленд (слева) и в разгар кислородной революции (справа).
Иллюстрация Ilya Bindeman.

Дело в том, что континенты буквально плавают на поверхности мантийного вещества. Пока его плотность была невысока, сила Архимеда оставалась незначительной, и многие участки континентальной коры были почти полностью погружены.

Однако Земля – не однородный шар. Она имеет сложное внутреннее строение, которое определяется балансом многих факторов. По всей вероятности, в истории планеты случались быстрые по геологическим меркам периоды изменения структуры мантии. В результате одного из таких событий, случившегося 2,4 миллиарда лет назад, плотность её поверхностных слоёв быстро выросла, и многочисленные фрагменты будущих материков всплыли.

Авторы предполагают, что появление огромных массивов суши серьёзно изменило климат. Большие массы пород, соприкасаясь с воздухом, вступали с ним в химические реакции. Это привело к уменьшению концентрации углекислого газа и, следовательно, ослаблению парникового эффекта.

Ещё более важно, что суша отражает свет гораздо лучше, чем океан. Солнечная энергия стала интенсивнее отражаться обратно в космос, поэтому уменьшилось её количество, идущее на обогрев Земли.

"Наше предположение заключается в том, что, как только появились крупные континенты, свет стал [более интенсивно] отражаться обратно в космос, и это инициировало безудержное оледенение, – говорит Биндемман. – Земля увидела свой первый снегопад".