В канадской провинции Онтарио, к северу от Великих озер, геологи обнаружили свидетельства горных пород, возрастом более 4,2 миллиардов лет, что всего на 400 миллионов лет позже предполагаемого момента образования Земли. Столь древние находки ранее были представлены лишь отдельными минеральными зернами цирконов, самые старые известные ученым фрагменты базальтовой коры имели возраст около 4 миллиардов лет.
Редкость находок горных пород такого возраста объясняется тем, что в ходе дальнейшей геологической истории они, как правило, погружались в недра Земли, где подвергались разрушению и под действием высокой температуры и давления превращались в другие породы. «Обнаружение остатков ранней земной коры оказалось трудным делом, но новый подход предлагает возможность обнаруживать присутствие по-настоящему древней коры, которая была переработана в «просто» древнюю породу», – говорит один из авторов исследования Ричард Карлсон (Richard W. Carlson), директор отдела наземного магнетизма Института науки Карнеги.
Для определение возраста образцов был применен самарий-неодимовый метод. Он основан на анализе изотопного состава химического элемента неодима, который возникает в горных породах в результате радиоактивного распада самария. Изотоп самария-147 имеет очень большой период полураспада, равный 106 миллиардам лет. Он превращается в неодим-143. А другой изотоп, самарий-146, оказывается короткоживущим. Его период полураспада равен всего 103 миллиона лет. Он распадается на изотоп неодима с атомной массой 142.
Ричард Карлсон и его коллега Джонатан О’Нил (Jonathan O’Neil) из Университета Оттавы изучили образцы гранита возрастом 2,7 миллиарда лет с восточного побережья Гудзонова залива. Содержание неодима в этих породах показывает, что они возникли в результате плавления более древних пород, возраст которых превышал 4,2 млрд. лет. Причем высокое содержание магния указывает, что это были базальты, которые сейчас составляют основу океанической коры.
Обычно базальтовая кора, формирующаяся в зонах срединных океанических хребтов, остается наверху не более 200 миллионов лет, прежде чем опустится в нижние слои под действием тектоники плит. Но новая находка показывает, что этот массив базальтов, который, вероятно сформировался на раннем этапе истории Земли, оставался на поверхности в течение по крайней мере полутора миллиардов лет, а потом превратился в гранит. В связи с этим возникает вопрос, происходило ли в то время движение литосферных плит таким же образом, как и на современной Земле.
Теперь ученые, используя анализ изотопов неодима, стремятся установить, чем объясняется столь долгое существование первых базальтов, и проследить, какую роль играла древнейшая кора в формировании более поздних участков.
Исследование опубликовано в журнале Science.
