Было обнаружено, что событие субдукции, движущей силы тектоники плит, произошло исключительно на ранних этапах формирования Земли, что противоречит существующим моделям. Чтобы объяснить, как это произошло, ученые-планетологи указывают пальцем на мантийные шлейфы, образовавшиеся в результате столкновения Земли с Тейей, объектом размером с Марс, в результате удара которого возникла Луна. Исследование опубликовано в открытом доступе в журнале Geophysical Research Letters .
Земля — единственная планета с тектоникой плит, и без танца континентов не было бы здесь ни нас, ни других видов, способных понять эту планету. Следовательно, возможность того, что тектоника плит может быть очень редкой, считается одним из возможных объяснений парадокса Ферми.
Идея о том, что Земля, имеющая тектонику плит, каким-то образом связана с Луной, высказывалась много раз, при этом предлагались разные объяснения этой связи. Большинство таких утверждений не имеют достаточных доказательств, но недостающим ключом к разгадке могут быть кристаллы возрастом 4,3 миллиарда лет из Западной Австралии.
Кристаллы представляют собой цирконы, породу, ценимую геологами за свою устойчивость и внутренние часы. Циркон не пропускает внутрь себя свинец во время своего образования, но включает в себя уран и торий. Они распадаются на свинец по хорошо понятным графикам, поэтому соотношение элементов внутри показывает возраст циркона.
На протяжении более 20 лет некоторые ученые утверждали, что химический состав некоторых очень старых цирконов указывает на то, что они образовались во время событий субдукции, когда тектоническая плита толкает или тянет другую вниз в мантию.
Однако сегодняшняя тектоника плит частично обусловлена погружением плотной океанической коры в мантию, что должно было быть возможно на столь ранних этапах существования Земли. Команда исследователей теперь предложила объяснение. Их моделирование предполагает, что, когда Тейя врезалась в Землю 4,51 миллиарда лет назад, выделяющееся тепло сохранялось очень долгое время, повышая температуру границы ядра и мантии еще долго после того, как океан магмы, вызванный ударом, затвердел. Дополнительное тепло на границе ядра и мантии возникло не только из-за потенциальной гравитационной энергии, полученной в результате удара, но и из-за распада радиоактивных элементов с длительным периодом полураспада, которые несла Тейя.
Это, в свою очередь, создало бы условия для возникновения сильных мантийных плюмов, когда огромные горячие глобулы поднимались от границы, ослабляя кору и верхнюю мантию. В различных сценариях модели, которые использовали авторы исследования, последовательно показывают, что примерно через 120 миллионов лет после удара перегретые мантийные сгустки приближаются к поверхности, вызывая субдукцию.
Изменение некоторых предположений несколько меняет временную шкалу, но пока температура превышает 3773 К (6332 °F) на границе ядро-мантия в течение длительного периода, а давление у поверхности не слишком велико, происходит субдукция.
«Гигантский удар является не только причиной возникновения нашей Луны, если это так, он также определил начальные условия нашей Земли», — сказал соавтор исследования доктор Цянь Юань.
Даже если идея верна, неясно, может ли современная тектоника плит объяснить свое происхождение ударом Тейи, или же первоначальный взрыв затих, а затем возобновился по другим причинам.
Однако если массивная авария Тейи стала инициатором движений, которые мы видим сегодня, то это может установить еще одно требование к планете для поддержания развитой жизни. Переработка материала земной коры через мантию служила терморегулятором Земли до того, как жизнь развила такую же способность, смягчая экстремальные температуры, как горячие, так и холодные.
Если бы только массивное столкновение в нужное время могло создать такие условия, тогда планеты, которые во многом похожи на Землю, могли бы встречаться в сотни раз реже, чем мы думаем. В этом случае цивилизации могут быть соответственно более маловероятными и ценными.
