Автобиография Земли. 4,6 миллиарда лет захватывающей истории нашей планеты

Один из цирконов Джек-Хиллс предоставляет волнующее указание на возможное присутствие первых живых организмов в гадейском эоне. Исследователи проверили тысячи этих обломочных цирконов и обнаружили два, имеющих включения (материал, содержащийся внутри минерала) графита – минерала, представляющего собой одну из модификаций чистого углерода. Один из кристаллов исследователи забраковали, поскольку на нем была трещина, через которую мог проникнуть посторонний материал. Но в оставшемся кристалле циркона графит оказался старше самого кристалла и датируется периодом 4,1 млрд лет назад[400]. Графит в зависимости от его изотопной сигнатуры, определяемой по результатам изотопного анализа, может выступать косвенным индикатором присутствия жизни, и палеонтологи относят его к химическим ископаемым (хемофоссилиям). Химические ископаемые образуются, когда в результате разложения организма остаются молекулы, о биологическом происхождении которых свидетельствует их изотопная сигнатура. Графит может не только указывать на присутствие первых живых организмов, но и пролить свет на планетарные процессы и на самое начало тектонических движений плит с образованием зон субдукции. Подобное могло происходить только в том случае, если Земля остывала в гадейском эоне гораздо быстрее, чем полагали ученые ранее[401]. Исследователи утверждают, что углерод во включении, должно быть, имеет континентальное происхождение и указывает на то, что планета остыла гораздо быстрее. Наличие континентов указывает на ранние тектонические процессы. Конечно, такие выводы сделаны на основе очень скудных данных, поэтому споры о том, что значат цирконы для первых живых организмов и что происходило в гадейском эоне, продолжатся до тех пор, пока детали не будут уточнены с помощью моделей и, если повезет, не будут найдены другие образцы, относящиеся к самому раннему периоду истории Земли.

Архейский эон, 4,0–2,5 млрд лет назад

Следующий эон, архей, начался около 4,0 млрд лет назад и состоит из четырех эр: эоархея (ранней), 4,0–3,6 млрд лет назад; палеоархея (древней), 3,6–3,2 млрд лет назад; мезоархея (средней), 3,2–2,8 млрд лет назад и неоархея (новой), 2,8–2,5 млрд лет назад. Стратиграфы не определили точную дату начала архея. По мере того как геологи находят и идентифицируют минералы и горные породы все более древнего возраста, граница эоархея отодвигается все дальше и дальше[402]. Эры архейского эона определены хронометрически с использованием количественных методов датирования минералов и горных пород того времени.

Ранний архей ознаменован и приблизительно совпадает с окончанием тяжелой бомбардировки Земли астероидами и кометами, хотя в период с 3,9 до 3,8 млрд лет назад интенсивность этих процессов возросла, и он называется периодом поздней тяжелой бомбардировки. Физики и астрономы связывают рост интенсивности бомбардировки астероидами и кометами с периодом, когда происходило перемещение газовых планет-гигантов Юпитера и Сатурна с внешних орбит на внутренние и назад[403]. К этой же эре относятся первые свидетельства образования коры на Земле. Возраст горных пород из Западной Гренландии, которые называются зеленокаменным поясом Исуа, составляет 3,8 млрд лет. Геологи предполагают, что кора уже должна была существовать и начинались тектонические движения плит, потому что эти горные породы сформировались в условиях тектонической активности. По мере остывания планеты началась ее дифференциация на различные слои, наблюдаемые сегодня. Эти преобразования привели к «современной тектонике плит»: движению коры и мантии в результате конвекции, которое требовало наличия твердой литосферы и латерального движения кратонов. Кора начала разделяться на более легкие породы, такие как граниты, и более плотный материал – базальты. В период с 3,5 до 2,7 млрд лет назад происходило формирование массивов суши в результате агрегирования коры в легкий, богатый диоксидом кремния материал, объединявшийся в протоконтиненты, и плотный, богатый железом материал, составляющий океаническую кору.

Архей славится тем, что в этом эоне началось взаимодействие оболочек Земли, сформировался первый суперконтинент, происходило обогащение химического состава океанской воды, а также начался переход от второго состава атмосферы к третьему, современному, при помощи первых живых организмов. Основу второго состава атмосферы составляли диоксид углерода, водяной пар, метан и азот. Такая атмосфера уже не исчезала, но почти не содержала молекулярного кислорода. Следовательно, в то время не существовало защитного озонового слоя в стратосфере. Ученые полагают, что как только на Земле начались тектонические процессы, из мантии стали выделяться большие количества азота через трещины, а также в местах столкновения и погружения литосферных плит[404].