Молодая Земля умела «проглатывать» воду с поверхности в свои недра задолго до того, как заработала привычная нам тектоника плит, — насыщенные водой куски коры проваливались в раскаленную мантию и утаскивали влагу с собой. Это выяснила международная группа геологов под руководством Эрика Ванденбурга из Университета Аделаиды, изучив вулканические породы возрастом 3,1 млрд лет из региона Пилбара на северо-западе Австралии. Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.
Сегодня главный «насос», закачивающий океанскую воду в глубины планеты, — это субдукция, процесс, при котором одна плита земной коры погружается под другую. Именно так формируются континенты и вулканические цепи вроде Курил или Японских островов. О том, существовало ли что-то подобное на молодой Земле 4–2,5 млрд лет назад, ученые спорят десятилетиями. Проверить это трудно, ведь пород той эпохи почти не осталось — участки старше 2,8 млрд лет составляют лишь около семи процентов нынешних континентов, и большинство из них сильно изменены временем.
Породы из Пилбары — редкое исключение, они почти не пострадали за миллиарды лет и сохранили первичный химический состав. Исследователи изучили десятикилометровую толщу застывших лав, извергавшихся на протяжении 30 млн лет, и обнаружили в ней три типа магм, которые сегодня встречаются именно в зонах субдукции. Среди них оказались и древнейшие на Земле массовые бониниты — особые слои лавы, которые образовываются, когда вода буквально «промывает» раскаленные породы мантии и заставляет их плавиться.
Расчеты показали, что для появления таких видов магмы в мантии под древней Пилбарой должно было содержаться от 0,7 до 2 процентов воды по массе. Это в десятки раз больше, чем в обычных глубинах планеты, и примерно столько же, сколько сегодня находится в недрах под действующими вулканическими дугами. Значит, вода с поверхности каким-то образом эффективно попадала в глубины Земли уже 3,1 млрд лет назад.
При этом настоящая субдукция на молодой Земле была невозможна — планета была намного горячее, и ее кора оставалась слишком мягкой, чтобы погружаться в недра жесткой плиты. Авторы объясняют находку процессом, который называют «дрипдукцией» (от английского drip — «капля»). Насыщенные водой участки коры не скользили вниз единым пластом, а стекали в мантию вязкими «каплями», которые часто отрывались. Такие эпизоды были короткими и локальными, но по химическим следам почти неотличимы от настоящей субдукции.
По мнению авторов, дрипдукция могла играть важнейшую роль в обмене водой между океаном, атмосферой и недрами молодой Земли. Она же объясняет, куда исчезла большая часть древнейшей коры — тонкая и переработанная, она позже легко уничтожалась уже настоящей субдукцией. Немногие уцелевшие фрагменты вроде Пилбары оказались «зажаты» между древними ядрами континентов и дожили до наших дней.
