Палеонтологам удалось узнать детали химического состава воды в древнем океане. Более того, ученые установили, что современных значений состав воды достиг примерно 24 млн лет назад.
Британские и американские ученые под руководством доктора Розалинды Коггон (Rosalind M. Coggon) из Имперского колледжа в Лондоне выяснили важную деталь о химическом составе древнего океана Земли. На страницах журнала Science геологи представили новый метод, с помощью которого можно реконструировать химический состав палеоокеана. Суть метода состоит в анализе соотношения химических элементов -- кальция и магния, стронция и кальция -- в жилах, состоящих из карбоната кальция. Эти жилы находятся в океанической коре в районах срединно-океанических хребтов. Доктор Коггон, например, изучала древние жилы возрастом от 1,6 млн до 170 млн лет на дне Атлантики и Тихого океана.
«Часто многие авторы, пытающиеся реконструировать геохимию древнего океана, руководствуются изотопным составом ископаемых остатков. Такой анализ не всегда дает достоверную информацию, так как часто не удается провести адекватное соответствие между химией ископаемых скелетов и химией среды, в которой они обитали», -- говорит доктор Коггон.
Жила с ответом
По словам ученых, карбонатные жилы формировались по окраинам срединно-океанических хребтов, на участках, где слои осадочных пород совсем тонкие. «Все происходило в тот момент, когда гидротермальные источники выходили на поверхность океанического дна. Но главное -- температура у этой поверхности должна была быть не меньше 6°С», -- пишут авторы. Иначе метод не работает, ведь при низких температурах реакции между водой океана и базальтами, слагающими дно, практически не идут. А это значит, что карбонаты содержат именно те соотношения элементов, которые преобладали в тот или иной период времени, объясняют ученые.
Химия древнего океана
Доктор Коггон обнаружила, что 170 млн лет назад соотношение кальция, магния и стронция было значительно ниже, чем в современном океане. Но примерно 24 млн лет назад это соотношение вдруг резко изменилось, поднявшись до современного уровня. Ученые считают, что именно в это время площадь океана перестала расти, а потом активность гидротермальных источников на дне океана пошла на убыль. И уменьшилась активность химического взаимодействия между водой и океанической корой.
Что было еще раньше
По одной из версий, океан стал формироваться на Земле примерно 4 млрд лет назад (через 600 млн лет после образования нашей планеты). Все началось с процесса дегазации мантии. Тогда мантийные расплавы (в основном, базальты) вскипали и из глубоких недр поднимались к поверхности Земли, отдавая воду и газы. Ученые рассчитали, что быстрее всего дегазация воды из мантии происходила 2,5 млрд лет назад (в начале протерозоя). Тогда вода поступала на поверхность Земли со скоростью 1,5 куб. км в год.
Вообще, как считают ученые, рубеж архея и протерозоя стал переломным моментом в накоплении воды. В архее большая часть воды еще внутри мантии диссоциировала на расплавах железа (то есть, взаимодействовала с железом с образованием монооксида железа и водорода), так и не достигнув поверхности. Но уже потом -- в протерозое и фанерозое -- никакой диссоциации не происходило.
Впрочем, есть версия космического происхождения Мирового океана. Она основана на анализе лунной поверхности, а также концентрации иридия в земной коре и в лунной породе. Согласно данным сторонников этой теории, во время поздней бомбардировки (как раз около 4 млрд лет назад) на Землю прилетело столько комет, что их как раз хватило для заполнения водой основных земных впадин.
Существуют свидетельства того, что примерно 2 млрд лет назад океан был относительно мелким – средние глубины достигали лишь 930 м (средняя глубина современного океана составляет 3800 м). Правда, и океаном-то назвать сложно множество изолированных между собой мелких водоемов. Над этими «мини-океанами» возвышались гребни срединно-океанических хребтов, которые потом накрыла вода. Но особенно выделялась громада ядер зарождающихся континентов – их высота достигала 6 км. Уже потом на них начали формироваться материки, которые потом стали перемещаться, при этом менялась и площадь океана.
Более подробное описание того, что представлял собой океан, и как менялся химический состав его воды, можно найти в последнем номере журнала Science.
