Кристаллы циркона и минералы, подвергшиеся ударным воздействиям, свидетельствуют о том, что около 3 миллиардов лет назад массивный астероид врезался в территорию современного региона Пилбара в Западной Австралии. Статья с результатами нового исследования была опубликована в журнале Geology.
«Хотя на Луне сохранились явные свидетельства интенсивной бомбардировки в гадейский и ранний архейский периоды, история столкновений с астероидами на ранней Земле остается неясной», — заявили профессор Крис Киркленд из Университета Кертина и его коллеги.
Датировать структуры, образовавшиеся в результате ударов метеоритов, крайне сложно, и эта проблема усугубляется в случае ударов в верхнеземные породы архея, где преобладают мафические протолиты.
В таких породах, как правило, отсутствуют первичный кварц и циркон, которые могут сохранять признаки ударного воздействия и, в случае циркона, поддаваться датированию.
Обнаруженное недавно в районе купола Северного полюса, в центре Восточно-Пилбарского террейна Западной Австралии, плотное поле конусов разрушения предоставляет макроскопические доказательства удара в слабо метаморфизованные мафические породы.
Первоначально считалось, что эти конусы разрушения образовались примерно 3,47 миллиарда лет назад.
Однако ученые обнаружили два конуса разрушения в породах, которые, по их мнению, относятся к неоархейским базальтам горы Роу, что позволяет предположить, что столкновение произошло в период от 2,7 до 0,4 миллиарда лет назад.
В новом исследовании авторы изучили два образца горных пород, содержащих конусы разрушения — метадолерит, содержащий циркон, и метабазальт, содержащий апатит, — а также ударно-деформированную кварцевую жилу из купола Северного полюса.
Используя передовые методы датирования минералов, они выявили наиболее убедительные на сегодняшний день доказательства того, что столкновение произошло около 3 миллиардов лет назад.
«Полученные результаты помогают разрешить давний вопрос о времени воздействия», — сказал профессор Киркленд. «Хотя ранее это место было идентифицировано как древнее ударное сооружение, его точный возраст оставался неопределенным. Удар оставил после себя „минеральные часы“. Благодаря датировке минералов, которые были воссозданы или вновь образовались в поврежденных породах, мы теперь можем точно определить, когда произошло это необычайное событие».
Ключевое доказательство получено из циркона, крошечного, но необычайно прочного минерала, способного сохранять геологическое время на протяжении миллиардов лет.
Некоторые цирконы в куполе Северного полюса имеют необычную разветвленную, скелетообразную форму.
«Мы интерпретируем их как кристаллы, измененные в результате удара, образовавшиеся при разрушении более старого циркона, его частичной перекристаллизации и местами повторном росте во время интенсивного нагрева, вызванного ударом», — объясняют авторы исследования. «Эти кристаллы циркона свидетельствуют о событии, произошедшем около 3 миллиардов лет назад, что, по нашему мнению, является наиболее точной оценкой времени столкновения. Для подтверждения результата мы проанализировали второй минерал, апатит, который образовался в результате движения горячих флюидов через поврежденные ударной волной породы».
«Этот независимый метод определения возраста дал одинаковые результаты. Совпадение характеристик двух различных минеральных систем дает нам уверенность в том, что мы наблюдаем признаки одного крупного события — падения метеорита», — отметили они.
Согласно новым данным, структура «Купол Северного полюса» является старейшим известным ударным кратером на Земле и единственным признанным примером кратера архейской эры, времени формирования первых континентов планеты.
«Датировать древние ударные кратеры невероятно сложно, потому что за миллиарды лет горные породы изменяются под воздействием тепла, давления и жидкостей, что может замаскировать или изменить первоначальные сигналы удара», — сказал профессор Киркленд. «Нам удалось отделить момент удара от его долгой геологической истории. Это открытие позволяет глубже проникнуть в геологическое прошлое Земли благодаря изучению следов столкновений с метеоритами, чем любой ранее хорошо датированный кратер, предоставляя редкую возможность заглянуть в бурные процессы, которые сформировали раннюю Землю».
