Удары астероидов могли задержать формирование континентов на Земле

Континенты появились не сразу после рождения Земли. В первые сотни миллионов лет планета переживала гадейский эон — ранний и очень горячий этап своей истории. Сначала поверхность была полностью расплавлена, затем Земля постепенно остывала, а из магмы должна была постепенно формироваться твердая кора.

Но новое моделирование показывает, что этому процессу препятствовали астероидные удары — непрерывная бомбардировка приносила кинетическую энергию, которая переходила в тепло и не давала коре остыть. При этом то же тепло создавало больше вещества, из которого позже сформировалась богатая кремнеземом кора.

«Есть соблазн думать о крупных ударах как о кратких событиях, которые оставляют шрам на поверхности планеты и затем заканчиваются», — сказал ведущий автор работы, профессор Тим Джонсон. «Но ранняя Солнечная система была полна столкновений, и Луна ясно хранит эту историю. Удары приносили огромные количества энергии, и эта энергия должна была куда-то уйти».

Из-за этого земная кора в гадейском эоне оставалась тонкой, слабой и частично расплавленной на глубине всего нескольких километров. В таких условиях ей было трудно стать достаточно прочной и стабильной. А без устойчивой толстой коры не могли полноценно запуститься процессы, которые позже привели к формированию континентов и тектонике плит.

При этом удары не только мешали остыванию. По расчетам авторов, они усиливали плавление пород и помогали разделять материал по плотности. Этот процесс называют дифференциацией — магма каменистой планеты разделяется на слои разной плотности. На Земле железо и никель опустились к ядру, где они создают магнитный щит планеты. Более легкие элементы поднялись вверх, и именно они преобладают в земной коре.

Исследователи считают, что сильный нагрев от ударов ослаб примерно 3,9 млрд лет назад. В это же время земная кора смогла стать толще и устойчивее. С этим совпадает возраст одних из древнейших известных фрагментов континентальной коры — гнейсов Акаста на севере Канады.

Эта версия может объяснить, почему от гадейского эона почти не сохранилось горных пород. Если ранняя кора долго оставалась горячей, слабой и подвижной, старые породы должны были постоянно переплавляться и перерабатываться.

По одной из версий, около 4 млрд лет назад орбиты гигантских планет изменились. Из-за этого часть астероидов сорвалась со стабильных орбит и устремилась во внутреннюю часть Солнечной системы. Серия таких ударов принесла бы достаточно тепла, чтобы задержать остывание земной коры и появление устойчивых континентов. Что такое астероиды, как они выглядят, откуда берутся и чем отличаются от метеоритов — рассказывали здесь.

Иллюстрация NASA’s Goddard Space Flight Center