Меню

Тепловая труба Земли

Базовые знания о том, как формировалась Земля, были систематизированы в прошлом столетии. Но только к концу 20 века геологи смогли относительно внятно пояснить движение континентов через внутренние механизмы тектоники плит. Мы все еще приближаемся к пониманию геологической природы материков, океанов и горных хребтов.

Первая проблема состоит в том, что геологи не ответили на важный вопрос: какова была Земля до того, как оформились первые континентальные плиты? Вторая проблема носит, скорее, внутренний характер и связана с функциональностью всего научного сообщества: если и предложат «удобную» для всех теорию, то потребуется ее утверждение в качестве аксиоматической доктрины.

карта мира

Как в свое время поступили со шкалой геологического времени: хронологические промежутки геологических «эр» установить нельзя, а вот навязать правдоподобную «картину мира» вполне реально. В конце концов, от какой-то реальности нужно же отталкиваться...

Вот и сейчас, судя по новому исследованию, опубликованному в журнале «Geology», ситуация концептуально не меняется. Да, найдено подтверждение старой теории, что молодая Земля была вулканически активной, а переход к тектонике плит происходил «насильственным» путем. Природа такого «насилия» не вполне понятна, но ведь и вулканическая активность – это следствие любой тектонической активности. Для этого не нужно создавать специальных теорий!

«Геология построена на принципах униформитаризма, то есть идее, что мы, изучая современные геологические процессы, можем использовать их для понимания того, как Земля работает в масштабах миллионов лет», - говорит д-р Адам Билл, изучавший раннюю динамику Земли в период своего профессорского проекта в Мельбурнском университете.

«Этот метод распадается, когда мы пытаемся понять раннюю Землю, потому что тогда был более жаркий климат и она вела себя совершенно по-другому. Геологам трудно представить, какими именно процессами формировались древнейшие континенты Земли, особенно если учесть, что эти процессы мы больше не можем наблюдать».

тектоника плит

«Существует две точки зрения, - говорит профессор Луис Морези из Школы наук о Земле Университета Мельбурна.

«Во-первых, нет такого понятия, как «до тектоники плит». Было облако пыли, образовалась Земля, и, когда она кристаллизовалась и стала твердой, сразу получилась какая-то форма тектоники плит. Другая парадигма состоит в том, что первые миллиарды лет Земли были ничем не похожими на современную тектонику плит».

Земля постоянно разогревается за счет внутренней радиоактивности, и эта жара должна куда-то уходить. Тактовая тектоника, иногда называемая континентальным дрейфом, является способом распространения этой жары на планете.

«Благодаря тектоники плит весь океанский бассейн постоянно смещается, что заставляет холодный внешний материал проникать внутрь, а горячий внутренний материал выталкивать на поверхность, вот как вы получаете энергию», - утверждает профессор Мореси.

Ученые согласны с тем, что ранняя Земля была более горячим и радиоактивным объектом, чем сегодня. Так если бы не было тектоники плит, тогда откуда все это тепло? Для большего понимания процесса геологи временно «забыли» про Землю и попытались найти альтернативное объяснение на другом конце Солнечной системы.

ИО alter science

Ио, один из 69 спутников Юпитера, является самым вулканически активным объектом в нашей системе. По мнению профессора Морези, ИО может быть моделью древней Земли.

«На Ио внутренняя жара преобразовывается во внешнюю вулканическую деятельность, поэтому мы наблюдаем бесконечные извержения вулканов».

Эта теория получила название «тепловая труба Земли». Профессор Морези и его коллеги построили компьютерную модель с открытым исходным кодом литосферы, которая охватывает земную кору и верхнюю мантию на глубине около 200 километров, полагая, что это идеальный инструмент для моделирования смерти Земли за счет активизации «тепловых трубок». Доктор Билл, когда использовал эту программу для моделирования аналогичных процессов в «земных» условиях, обратил внимание на тонкий слой твердой породы, названный «крышкой тепловой трубы», - этот слой как бы местами «накрывает» земную поверхность. В то время как большая часть земной коры находится в раздробленном и расплавленном состоянии, вздымаясь и размываясь посредством тектоники плит, некоторые регионы, называемые кратонами, не изменились за миллиарды лет. Примеры этих больших, в основном плоских форм рельефа находятся в Западной Австралии, бассейне Амазонки, Южной Африке и в некоторых частях Канады.

кратоны Австралия

«Тектоника плит создает массивные структуры, такие, как Гималаи, но в конечном итоге она просто исчезнет», - говорит профессор Мореси. «И все же эти кратоны просто «сидят» там, и они не очень сильно деформируются, и в некоторых регионах мы можем видеть оригинальную структуру возрастом почти в четыре миллиарда лет».

Некоторые районы Австралии выстроены из этих древних кратонов, они являются источником многих наших минеральных богатств, включая обширные месторождения железной руды в Западной Австралии. Профессор Морези утверждает, что теория тепловых труб объясняет, как эти породы первоначально формировались, но не поясняет массивность залежей самих пород.

Слои вулканических пород появились из-за того, что кратонная кора первоначально образовывалась на местах извержения вулканов. Но такой процесс приводит к возникновению тонких скальных слоев, тогда как кратоны очень мощные, их толщина достигает 200 километров.

«Таким образом, они, должно быть, сформировались в то время, когда появлялись мощные пласты», - говорит он.

«Крайняя толщина этих древних кратонов впервые была определена более 50 лет назад, но никто не смог пояснить, почему они настолько мощны», - убежден доктор Билл.

«Несколько лет назад наш коллега по этому проекту, доцент Кэти Купер, выдвинула гипотезу о том, что кратоны уплотнились после затопления холодным слоем мантии… Но может ли это быть вызвано инициацией тектоники плит или все же катастрофой, которая, вероятно, произошла в одно время с образованием кратонов?».

Исследователи протестировали эту идею с помощью компьютерной модели. В симуляциях кратоны образуются при насильственном переходе от состояния «тепловой трубы» непосредственно к тектонике плит.

«Во время перехода к пластинчатой тектонике Земля пережила планетарную катастрофу, накопленной энергии хватило на миллиард лет или около того, а затем вся эта энергия выпущена за короткий период времени. И этот процесс не повторяется, потому что запускается тектоника плит, а это уже другая парадигма, и вы снова не сможете создать первоначальный стресс. То есть создаются невероятно мощные камни, которые затем продолжают неизменно существовать миллиарды лет».
Добавил:Всеволод Гордиенко Дата:2018-05-01 Раздел:Геология