Следы древнейшей жизни на Земле обнаружили ученые в глубокой мантии
Все процессы, которые происходят на поверхности Земли, влияют на недра Земли, даже на большие глубины. К таким выводам пришли ученые Швейцарской высшей технической школы Цюриха (ETH) в новом исследовании, 7 марта сообщает Phys.org.
Согласно этому исследованию, развитие жизни на нашей планете влияет на части нижней мантии Земли. В своей работе ученые изучили редкие алмазоносные вулканические породы, называемые кимберлитами, из разных эпох истории Земли. Эти особые породы являются посланниками из самых нижних слоев земной мантии.
Ученые измерили изотопный состав углерода примерно в 150 образцах этих особых пород. Они обнаружили, что состав более молодых кимберлитов, возраст которых составляет менее 250 млн лет, значительно отличается от состава более старых пород. Во многих более молодых образцах состав изотопов углерода находится за пределами диапазона, который можно было бы ожидать для пород из мантии.
Причиной такого изменения ученые считают произошедший на Земле кембрийский взрыв. Во время этого резкого перехода почти все существующие сегодня племена животных впервые появились на Земле. Эта относительно короткая с геологической точки зрения фаза длилась несколько десятков миллионов лет в начале кембрийской эпохи, около 540 миллионов лет назад.
«Огромный рост форм жизни в океанах решительно изменил то, что происходило на поверхности Земли, — сказал исследователь ETH Андреа Джулиани. — И это, в свою очередь, повлияло на состав отложений на дне океана».
Для нижней мантии Земли это изменение имеет значение, поскольку некоторые отложения на морском дне, в которых откладывается материал мертвых живых существ, попадают в мантию через тектонику плит. Вдоль зон субдукции эти отложения вместе с океанической корой погружаются на большие глубины. Таким образом, углерод, который хранился в виде органического материала в отложениях, также достигает мантии Земли.
Там отложения смешиваются с другим горным материалом из мантии Земли и через определенное время, оцениваемое по меньшей мере в 200–300 миллионов лет, снова поднимаются на поверхность Земли в других местах, например, в виде кимберлитовых магм.
Примечательно, что изменения в морских отложениях оставляют такие глубокие следы, потому что в целом лишь небольшое количество отложений переносится в глубины мантии вдоль зоны субдукции. «Это подтверждает, что субдукцированный скальный материал в мантии Земли распределен не однородно, а движется по определенным траекториям», — объяснил Джулиани.
В дополнение к углероду исследователи также изучили изотопный состав других химических элементов. Например, два элемента стронций и гафний демонстрировали сходную картину с углеродом. «Это означает, что сигнатура углерода не может быть объяснена другими процессами, такими как дегазация, потому что в противном случае изотопы стронция и гафния не были бы соотнесены с изотопами углерода», — отметил Джулиани.
