Това е едно от многото уникални неща за Земята: за разлика от всяка друга известна планета във Вселената, земната повърхност е изградена от твърди плочи, които се движат, удрят се една в друга и се гмуркат във вътрешността на планетата.
Но кога повърхността на Земята се е разцепила на тектонски плочи? И кога тези плочи са започнали да се движат? Това е важен въпрос, защото тектониката на плочите, изглежда, подхранва еволюцията и сложността на живота.
Изненадващо, геолозите нямат добър отговор за това кога се е появила тектониката на плочите и оценките варират от преди 700 милиона години до преди 4 милиарда години, когато Земята все още е била в невръстната си възраст.
Призрачни циркони от Великденския остров разклащат общоприетото мнение за мантията на Земята
Най-старото недвусмислено доказателство за съвременната тектоника на плочите датира от неопротерозоя (преди 1 милиард до 541 милиона години), казва пред Live Science Робърт Стърн, геолог от Тексаския университет в Далас. Тогава геоложкият запис разкрива изобилие от офиолити – части от океанска кора, изтласкани върху континентите – и сини шисти, които са метаморфни скали, образуващи се в зони на субдукция или области, където плочите се сблъскват и гмуркат във вътрешността на планетата. Субдукцията е характеристика на тектониката на плочите, така че тези широко разпространени скали показват със сигурност, че плочите са се блъскали и плъзгали една под друга.
Но много геолози смятат, че възгледът на Стърн е твърде консервативен.
Критиците са съгласни, че скалите, показателни за тектониката на плочите, са се разпространили за първи път преди 700 милиона до 900 милиона години. Но тези скали може да са съществували по-рано и да са били заличени от времето, предполагат те.
Например Индийският субконтинент се е сблъскал с Южна Азия само преди 55 милиона години и много от тези скали вече са ерозирали, казва Марк Харисън, почетен професор по геоложки науки в Калифорнийския университет в Лос Анджелис. „Сблъсъкът между Тибет и Индия все още не е приключил“, допълва Харисън. Ако доказателствата за тектоника изчезват, дори когато се случва сблъсък плоча в плоча, каква надежда има за намиране на същите тези скали от много по-далечното минало?
Стърн твърди, че има доказателства за малък епизод на субдукция преди 1,8 милиарда години, който не се е случил напълно, подкрепяйки гледната си точка, че ако е имало последователна тектоника на плочите преди около 800 милиона години, това би било по-ясно в скалните записи. (Други учени виждат това като доказателство, че тектониката на плочите е била доста напреднала дотогава.)
Много изследователи поставят прехода към тектониката на плочите много по-рано. Има множество признаци за геоложко изместване по време на архейския еон (преди 4 милиарда до 2,5 милиарда години), като оценките за точното време варират от преди 2,5 милиарда до 3,8 милиарда години. Например поне един запазен днес офиолит датира отпреди 2,5 милиарда години.
Морско дъно от времето на динозаврите се крие в мантията на Земята
Друго доказателство е в химията на земната кора. Ако кората е чисто нова вулканична скала, химията ѝ ще изглежда много като мантията, от която е произлязла. Ако се претопи и рециклира от тектониката на плочите, тази химия се измества. Влиятелно проучване от 2012 г. е установило, че повече земна кора е започнала да се рециклира преди около 3 милиарда години. Това може да бележи преминаването към субдукция, унищожаваща и преработваща земната кора, казва съавторът на изследването Крис Хоуксуърт, почетен професор по геонауки в университета „Сейнт Андрюс“ във Великобритания.
Изследванията върху цирконите – минерали, които оцеляват дори когато скалите около тях се стопят и преобразуват – предполагат, че земната кора се е изместила по-рано, преди около 3,8 милиарда години. „Започваме да виждаме цирконови структури, които започват да изглеждат все повече и повече като това, което виждаме в зоните на субдукция днес“, казва авторът на изследването Надя Драбон, учен по Земята и планетите в Харвардския университет. Кората също стана по-краткотрайна около това време, което отново предполага процес субдукция.
Но дали този преход отразява истинската тектоника на плочите? Изследване на циркон, публикувано през 2023 г., което изследва условията на магнитното поле на Земята, когато са се образували минералите, предполага, че тези зърна повече или по-малко са останали там, където са били направени допреди 3,4 милиарда години, намеквайки, че земните маси не са били в движение до този момент.
Възможно е различни аспекти на тектониката на плочите да са се появили по различно време, отбелязва Драбон. Вероятно субдукцията е започнала преди 3,8 милиарда години, но е отнело време на континентите да започнат да се движат около земното кълбо.
Една по-нова и по-противоречива идея предполага, че Земята е развила тектоника на плочите в хадея (преди 4,5 милиарда до 4 милиарда години). Тази идея произтича от нарастващите доказателства, че новородената Земя е била изненадващо съвременно изглеждащо място с океани и континенти – заключение, направено от изследването на циркона и химията на най-старите оцелели скали на Земята.
Вижте танца на континентите: дрейфът на части от света за 1,8 милиарда години (ВИДЕО)
Някои изследвания на най-старите циркони на Земята, които датират от този мистериозен период от геоложката история, са установили, че те изглеждат забележително като циркони, които се образуват във вулканични дъги над зони на субдукция днес. А теоретичното моделиране показва, че е възможно тектониката на плочите да е съществувала в хадейските условия, казва Джун Коренага, професор по земни и планетарни науки в Йейлския университет.
Всяко доказателство за всяка от тези истории за произход идва със слабости. Например по-голямата част от много стари циркони идват от едно място, Джак Хилс в Австралия, и може да не представят това, което се случва на останалата част от планетата. Най-старите скали също може да са странни – може би те все още са наоколо днес, защото не са били като всички останали скали на древната Земя.
„Шокиращо е да осъзнаем, че няма консенсусно мнение за това кога е започнала [тектониката на плочите]“, казва Джеси Рейминк, геолог от Държавния университет на Пенсилвания.
