Удивительное зарождение Земли. Путешествие по скрытым чудесам, которые дали жизнь нашей планете

Микробы изменяют земную кору не только на суше, но и на морском дне и под ним. В некоторых регионах микробы в океанической коре превращают серу в сульфат. Поскольку сульфат растворим в воде, он растворяется в море и становится доступным питательным веществом для других существ. Морские отложения содержат один из крупнейших на планете резервуаров метана, 80 % которого вырабатывается микробами. Если бы весь этот метан поднялся в атмосферу, он уплотнил бы невидимый слой парниковых газов и значительно ускорил бы глобальное потепление. Однако другая группа микробов перерабатывает 90 % метана, поднимающегося через осадочные породы на морском дне, еще до того, как он достигнет поверхности. По словам экспертов по глубоководной океанической микробиологии, это «один из важнейших механизмов контроля парниковых газов и регуляции климата на Земле».

Сами континенты также могут отчасти являться продуктом микробиального терраформирования[22] – никто точно не знает, как они появились. Континенты состоят из гранита, который, насколько нам известно, распространен только на Земле – он редко встречается где-либо еще во Вселенной. Океаническая кора, напротив, состоит из базальта – породы, которая часто встречается и на других космических объектах. Базальт – темный, плотный минерал, богатый магнием, железом и особенно тяжелыми металлами. Более четырех миллиардов лет назад по мере созревания и остывания самая ранняя океаническая кора Земли в конце концов стала тяжелее мантии, на которой покоилась, и начала опускаться. Этот процесс называется субдукцией. Во время погружения в мантию океаническая кора и ее осадочный слой высвободили находящуюся в них воду, что понизило температуру плавления окружающей мантии. Некоторые ее компоненты начали плавиться, превращаясь в более легкую магму, которая в итоге извергалась из вулканов и остывала, порождая новые породы.

Этот процесс продолжается и сегодня, но в начале существования Земли мантия была значительно горячее, чем сейчас. Помимо того, что она высвобождала воду из опускающейся океанической коры, мантия плавила и саму кору. Когда эта гибридная магма поднималась на поверхность, она остывала, превращаясь в новый вид горной породы – гранитоид. В гранитоидах не так много магния и железа, а поэтому они имеют гораздо меньшую плотность, чем базальт. Со временем гранитоидная порода подверглась субдукции и превратилась в гранит. Поскольку гранит менее плотный, чем базальт, он накапливался поверх океанической коры, образуя толстые участки ранней континентальной коры, которые постепенно поднялись над поверхностью воды. Позже, с возникновением тектонических плит, протоконтиненты превратились в микроконтиненты и даже образовали огромные участки суши высоко над уровнем моря. Примерно 2,5 миллиарда лет назад почти треть поверхности планеты занимала суша, и эта величина изменялась на протяжении всей истории Земли в зависимости от подъема и опускания морей.

Несколько ученых-почвоведов, включая Роберта Хейзена и его коллег, исследовали, как живые организмы помогли создавать континенты и поспособствовали субдукции океанической коры и осадочных пород и их превращению в гранит. Чем больше воды содержится в коре и осадочных породах, тем легче происходит этот процесс. Когда Земля была молодой, микробы, населявшие океаническую кору, вероятно, растворяли базальт с помощью кислот и ферментов, чтобы получить энергию и питательные вещества. В качестве отходов их жизнедеятельности образовывались глинистые минералы, которые выступали в качестве своеобразной смазки. Чем более влажной была кора, тем больше воды поступало в мантию, что ускоряло процесс взаимного переплавления мантии и коры и их последующее преобразование в сушу.

Геофизики Деннис Хёнинг и Тильман Шпон опубликовали похожие выводы. Они отмечают, что в зоне субдукции сначала высвобождается вода, находящаяся в поверхностном слое осадочных пород, в то время как вода в самой коре обычно выходит на больших глубинах. Чем толще слой осадочных пород, покрывающих кору, тем больше воды попадает в глубины мантии, что в конечном итоге способствует более интенсивному образованию гранита.

В самом начале существования Земли микроорганизмы, а позднее грибы и растения непрерывно растворяли и разлагали горные породы со скоростью, намного превышающей скорость геологических процессов. Таким образом они увеличивали количество осадочных пород, откладываемых в глубоких океанических впадинах, покрывая тем самым субдуцирующие плиты океанической коры более толстым защитным слоем. Так, в мантии оказывалось больше воды, что способствовало образованию новой суши. Компьютерные модели показывают: если бы жизнь так и не появилась, то увеличение континентов происходило бы намного медленнее. Возможно, планета так и осталась бы водным миром, усеянным островами, – Землей без земли.