Новые исследования указывают, что тектоническая активность Земли могла начаться намного раньше и стать ключевым фактором в зарождении жизни
На земной поверхности постоянно формируются горы, континенты разъединяются и сталкиваются, а землетрясения урушают ландшафты. Все эти явления—импульс тектонического дрейфа, движущего гигантские фрагменты литосферы.
Именно это движение, вероятно, обусловило существование жизни. Земля—единственная из известных планет с мобильными плитами и одновременно единственное в нашей системе обитаемое тело. Ученые сходятся во мнении, что в этом не случайно: циркуляция углерода между атмосферой, корой и мантией регулирует климатическую стабильность, а вулканизм выводит на поверхность минералы и соединения, незаменимые для биохимии. Благодаря этому жизнь расцветает как в бездне океанов, так и на вершинах гор.
Однако до сих пор нет единого мнения о том, когда именно стартовал тектонический цикл. Одни исследователи датируют его появлением около 700 миллионов лет назад, когда уже возникли первые многоклеточные организмы. Другие указывают на гораздо более древний раскол земной коры, происходивший во времена, когда господствовали лишь бактерии и археи.
С совершенствованием геохимических и изотопных методов некоторые учёные теперь предполагают, что рециркуляция литосферы могла возникнуть вскоре после аккреции Земли—ещё на задворках предбиологической эры. Если это подтвердится, то даже самые примитивные формы жизни могли эволюционировать на геологически активной планете, что существенно расширит критерии поиска жизни за пределами Солнечной системы.
«Чтобы понять жизненный цикл планеты, нам прежде всего нужно детально изучить историю нашей собственной Земли»,— отмечает геофизик Джесси Рейминок из Пенсильванского государственного университета.
Раскованные геологические страницы
Земля остаётся единственной каменистой планетой с подвижной корой. У Марса и Венеры, например, кора не дробится на множество фрагментов, а представляет собой единую жёсткую оболочку.
В системе тектоники плиты плавят и создают новую океанскую кору на срединно-океанических хребтах, затем плотная кора опускается в зонах субдукции. Самые древние участки океанической коры датируются лишь 340 миллионами лет, что слишком мало, чтобы зафиксировать раннее начало тектоники.
Континентальная кора легче океанической и плавает над зонами субдукции, но геологические процессы «стигают» древние породы: менее 7 % поверхностных горных пород старше 2,5 миллиардов лет. В эпоху хадея, около 4,03 млрд лет назад, следов коры практически не осталось.
Самые неоспоримые образцы пород из зон субдукции имеют возраст около 700 млн лет, а первые обнажения фрагментов океанической коры (офиолиты) датируются примерно 900 млн лет назад, когда только набирали силу многоклеточные животные.
Большинство геологов, однако, считают, что первые признаки тектоники появляются ещё в архее (4–2,5 млрд лет назад). Химические анализы показывают, что около 3 млрд лет назад отмечается рост доли переплавленной коры, а примерно 3,8 млрд лет назад изменение изотопного состава древнейших минералов говорит о переходе к более «короткоживущей» литосфере.
«Это действительно важный рубеж в истории планеты»,— подчёркивает геолог Надя Драбон из Гарвардского университета.
Крупицы информации
Когда бы ни началась тектоника, очевидно, что она ускоряла усложнение жизни, разделяя биотопы и создавая новые экологические ниши.
«Бесчисленные планеты могут нести примитивные микробы, но лишь мир с тектоническими плитами, океанами и континентами создаёт условия для развития технологий»,— уверен геофизик Роберт Стерн из Университета Техаса в Далласе.
Плата субдукции и разложения континентальных пород регулирует уровень CO₂: выветривание удаляет углерод на суше, смывает его в океаны, где он осаждается в раковинах и известняках, чтобы в конечном итоге вновь погрузиться в мантии. Этот естественный «углеродный насос» восстанавливает климат после катастрофических вымираний.
Некоторая группа учёных даже предполагает, что тектоника началась в хадее—возможно, ещё до зарождения жизни—доставляя на поверхность минералы, необходимые для первичной биохимии.
Единственным прямым свидетельством событий первых полумиллиарда лет служат цирконы—крошечные, но чрезвычайно стойкие к экстремальному давлению и температуре минералы.
Эти крошечные зёрна свидетельствуют о существовании океана уже 4,4 млрд лет назад—лишь через 200 млн лет после образования планеты и перед появлением последнего общего предка современной жизни. Исследования июня 2025 года показали, что к 3,9 млрд лет назад на Земле уже были континенты и пресная вода.
Вода снижает прочность литосферы, создавая предпосылки для субдукции, отмечает геофизик Джун Коренага из Йельского университета. В своих лабораторных экспериментах 2023 года он воссоздал высокое давление субдукционных зон и получил породы, сходные с древнейшими земными породами.
Кроме того, гигантское столкновение с телом размером с Марс, приведшее к формированию Луны, могло создать тепловые «жаровые трубки» в мантии, спровоцировав субдукцию спустя ≈200 млн лет, как показали модели в начале 2025 года.
«Событие, приведшее к появлению Луны, могло стать решающим фактором для зарождения тектоники плит»,— считает постдокторант Цянь Юань из Калифорнийского технологического института.
Однако не все геологи согласны: Т. Марк Харрисон из UCLA предостерегает от поспешных выводов на основе «горсти минералов». «Мы ещё не знаем, когда начиналась тектоника плит»,— подчёркивает он.
Геологическая судьба экзопланет
Если тектоника действительно стимулирует развитие сложных экосистем, в поисках жизни стоит обращать внимание на геологически активные миры.
Пока прямая детекция плиточного дрейфа на экзопланетах недоступна, но в 2021 году Тобиас Мейер из Оксфордского университета с коллегами на основании тепловых данных и моделей предположил, что LHS 3844 b (в 49 св. г.) может иметь подвижную кору и активную мантию.
Тем не менее LHS 3844 b вряд ли обитаема: она заперта приливным захватом, без атмосферы, с дневной стороной +767 °C и ночной −273 °C. Однако этот температурный перепад стимулирует конвекцию мантии—аналог земной тектоники.
«Понимание условий, запускающих тектонику, критично для оценки обитаемости экзопланет»,— подчёркивает Мейер.
Более мощные инструменты, вроде телескопа «Джеймс Уэбб», вскоре дадут новые подсказки о геологии далеких миров. Но и наши соседи — в первую очередь Венера — заслуживают пристального внимания: могла ли она когда-то обладать плиточной тектоникой? Сравнение двух сестринских миров поможет выяснить, почему у одних планет развивается жизнь, а у других—нет.
«Большая часть новых открытий о тектонике придёт, когда мы будем смотреть вверх, а не вниз»,— резюмирует геофизик Крейг О’Нил из Технологического университета Квинсленда.
