Але тектоніка плит відповідальна і за щось більш серйозне, ніж землетруси і виверження. Нові дослідження говорять про те, що тектонічна активність Землі може мати важливе значення і для іншої визначальної межі нашої планети: життя. Наша Земля має рухому, весь час трансформовану зовнішню кору. І це може бути основною причиною того, що Земля настільки дивовижна. І що жодна інша планета не може зрівнятися з її достатку.
"Розуміння тектоніки плит є важливим ключем до розуміння нашої власної планети. І причини її населеності. Як виникла ця жива планета, і як їй вдалося підтримувати життя протягом мільярдів років? "- заявила Кетрін Хантінгтон, геолог з Вашингтонського університету. "Тектоніка плит - це те, що впливає на нашу атмосферу з найдавніших часів. Вона відбувалася завжди таким чином, щоб на поверхні була рідка вода і температура планети не опускалася до критичних для живих організмів значень ".
Важливо для життя
В останні роки геологи та астробіологи все частіше називають тектоніку плит однією з тих особливостей, які робить Землю унікальною. Вони показали, що атмосфера Землі зобов'язана своєю довговічністю, складом і неймовірно стабільною температурою - не дуже гарячою, але не дуже холодною - властивостями її кори. Без тектоніки плит, що призводить до міграції берегових ліній і зміни висоти припливів, океани будуть безплідними. І позбавленими поживних речовин. Якби тектоніка плит не змусила плити пірнати один під одного і назад у процесі, званому субдукцією, то морське дно було б абсолютно стерильним. І було б позбавлено цікавої для життя хімії. А це означає, що життя, можливо, ніколи б і не виникло.
Однак розуміння того, як тектоніка плит впливає на еволюцію - і чи є вона необхідним інгредієнтом у цьому процесі - залежить від пошуку відповідей на деякі з найгарячіших питань у галузі геофізики: як і коли плити почали рухатися? З'ясування того, чому наша планета має рухому кору, може розповісти геологам не тільки про Землю. Але і про всі планети або супутники з твердими поверхнями. І те, чи можуть вони мати життя.
Від гір до морських глибин
У 2012 році кінорежисер Джеймс Кемерон став одним з небагатьох людей, які занурювалися в найглибше місце на Землі. Він торкнувся дна на глибині 10898 метрів нижче поверхні океану. У найглибшій точці Маріанської западини - «Безодні Челленджера». Вона знаходиться на стику двох тектонічних плит. Кемерон виявив там свідчення того, що життя процвітає навіть у таких екстремальних місцях нашої планети.
У міру того, як тихоокеанська плита занурюється в мантію Землі, вона нагрівається. І вивільняє воду, яку містять її породи. У процесі, званому серпентизацією, вода вимивається з плити. І змінює фізичні властивості верхньої мантії. Це перетворення дозволяє метану та іншим сполукам просочуватися з мантії через гарячі джерела на холодному дні океану.
Подібні процеси, що відбувалися на ранній Землі, могли б забезпечити початкові інгредієнти для метаболізму. Які, можливо, породили перші клітини, що діляться. Кемерон показав докази існування сучасних нащадків таких клітин. Це мікробні мати - колонії мікробів, які процвітають під товщею майже одинадцяти кілометрів води. Куди сонячне світло не проникає. А тиск більш ніж у 1000 разів перевищує існуючий на рівні моря.
"Це дійсно захоплююче. Тому що це пов'язує тектоніку плит з життям ", - сказав Кіт Клепейс, геолог з Університету Вермонту. «Це дає нам ідеї про те, що шукати в інших місцях у Сонячній системі, це дає нам уявлення про те, що могло відбуватися на Землі в давнину».
Рекордне занурення Камерона було не єдиною експедицією, що демонструє зв'язок між тектонікою плит і життям океану. Недавні дослідження пов'язують тектонічну активність плит зі спалахом еволюції, названої кембрійським вибухом, що трапився 541 млн. років тому. Тоді раптом, як здається без будь-яких причин, виникла приголомшлива маса нового, складного життя.
Поживні речовини
У грудні 2015 року дослідники з Австралії опублікували звіт про дослідження приблизно 300 зразків, отриманих при бурінні морського дна по всьому світу. Деякі з них мали вік понад 700 мільйонів років. Вчені вимірювали рівень фосфору, а також мікроелементів, таких як мідь, цинк, селен і містять кобальт поживні речовини, які необхідні для підтримки життя. Коли ці поживні речовини рясні в океанах, вони можуть викликати швидкий зріст планктону. Дослідники з Університету Тасманії показали, що концентрації цих елементів збільшилася на порядок приблизно 560-550 мільйонів років тому.
Вчені стверджують, що саме тектоніка плит відповідальна за цей процес. Гори формуються, коли континентальні плити стикаються і штовхають скелі в небо. Де вони піддаються впливу води з атмосфери. Потім вивітрювання повільно виклацає поживні речовини з гір в океани.
Дивно, але вчені також виявили, що ці елементи були в достатку в більш пізні періоди. І що ці періоди збігалися з масовими вимираннями. Швидше за все такі періоди, пов'язані з поживними речовинами, траплялися, коли фосфор і мікроелементи споживалися Землею швидше, ніж їх можна було поповнити.
Тектонічна активність також відіграє важливу роль у підтримці довгострокової стійкості температурного режиму Землі. Планета із занадто великою кількістю вуглекислого газу може стати схожою на Венеру, нині пекельні гарячі. Активність плит на Землі допомогла регулювати рівень вуглекислого газу протягом багатьох геологічних епох.
Дощ і вітер
Процес вивітрювання, який витягує поживні речовини з гірських вершин, дозволяючи їм потрапляти в океани, також допомагає видаляти вуглекислий газ з атмосфери. Перший етап цього процесу відбувається, коли атмосферний вуглекислий газ об'єднується з водою з утворенням вугільної кислоти. Це з'єднання допомагає розчиняти породи і прискорювати процес вивітрювання. Дощ вносить в океан як вуглекислоту, так і кальцій з розчинених порід. Діоксид вуглецю також розчиняється безпосередньо в океані. Де поєднується з вуглекислотою і розчиненим кальцієм. Це дозволяє виробити вапняк, який падає на дно океану. Зрештою пов "язаний вуглекислий газ поглинається мантією.
Тектоніка плит може навіть відповідати за інший атмосферний інгредієнт і, можливо, найважливіший: кисень.
За півтора мільярда років до кембрійського вибуху, ще в архейській епосі, на Землі майже не було кисню, яким ми дихаємо сейчас.Водорості вже почали використовувати фотосинтез для виробництва кисню, але велика частина цього кисню споживалася багатими залізом породами, які використовували кисень для свого перетворення на іржу.
Згідно з дослідженнями, опублікованими в 2016 році, тектоніка плит ініціювала двоетапний процес, який призвів до більш високих рівнів кисню. На першому етапі субдукція змусила мантію Землі змінюватися і виробляти два типи кори - океанічну і континентальну. У континентальній версії було менше мінералів, багатих залізом, і більше багатих кварцем порід, які не витягують кисень з атмосфери.
Потім протягом наступних мільярдів років - з 2,5 мільярда років тому до 1,5 мільярда років тому - камені накачували вуглекислим газом повітря і океани. Додатковий вуглекислий газ допоміг водоростям. Які почали виробляти ще більше кисню. Досить багато для того, щоб в кінцевому підсумку викликати кембрійський вибух.
Тектонічні плити на інших планетах
Виходить, що тектоніка важлива для життя?
Проблема полягає в тому, що у нас є один зразок. У нас є одна планета, одне місце з водою і ковзною зовнішньою корою. Лише одне місце, яке рясніє життям. Інші планети або супутники можуть мати активність, що нагадує земну тектоніку. Але вона однозначно не буде схожа на ту, яку ми бачимо на Землі.
Земля зрештою охолоне настільки, що тектоніка плит буде слабшати. І планета, зрештою, перейде в застиглий стан. Нові суперконтиненти будуть рости і зникати, перш ніж це станеться. Але в якийсь момент землетруси припиняться. Вулкани будуть вимкнені назавжди. Земля помре, як Марс. Чи будуть якісь форми життя населяти її до цього часу - це питання майбутнього.
