Під льодом Антарктиди шукають гори, які могли допомогти складному життю

Понад 99,5% території Антарктиди вкрите льодом, тому вивчати її геологічну будову безпосередньо майже неможливо. Двоє геологів з Австралійського національного університету знайшли обхідний шлях: вони досліджували крихітні кристали циркону, які вода винесла з континенту в океанічні відкладення.

Циркон дуже стійкий до руйнування. Його хімічний склад і вік, визначений урано-свинцевим методом, вказують на час і місце утворення порід, з яких кристал походить. Дослідники об'єднали дані про 1712 нещодавно вивчених зерен із результатами аналізу тисяч антарктичних цирконів, досліджених раніше.

Виявилося, що для Антарктиди особливо виразним є віковий сигнал цирконів у діапазоні від 650 до 450 мільйонів років тому — саме тоді формувався суперконтинент Гондвана. Коли ці дані внесли до глобальної бази й скоригували з урахуванням площі, сигнал, пов'язаний із Гондваною, став найпотужнішим свідченням гороутворювальних процесів, пов'язаних із суперконтинентами, у всьому масиві даних.

Частина кристалів містить хімічні ознаки, характерні для глибоких основ дуже високих гір — зон, де породи зазнавали колосального тиску. Такі циркони особливо часто трапляються в породах гондванського періоду. Це підкріплює гіпотезу, що деякі гірські пояси того часу за масштабами були порівнянні з Гімалаями. Дослідники вважають, що внаслідок зіткнень тектонічних блоків, які відповідають сучасним Антарктиді, Індії, Австралії та кратону Калахарі, утворилися гірські системи гімалайського типу.

Що це означає для розуміння історії життя на планеті? Поки гори піднімалися, ерозія руйнувала їх, і в навколишні океани потрапляли величезні обсяги осадових порід. Імовірно, так сформувалася «найбільша система турбідітових конусів виносу за всю геологічну історію», найдавніша частина якої тепер може бути похована під антарктичним льодом.

Руйнування гір дає не лише пісок і мул. В океан потрапляють поживні речовини, зокрема фосфор і залізо. Вони стимулюють первинну продукцію водоростей і ціанобактерій — організмів в основі морського харчового ланцюга, які виробляють кисень у процесі фотосинтезу.

Проте самого лише зростання вироблення кисню недостатньо, щоб суттєво підняти його рівень в атмосфері. Органічний вуглець та інші відновлені сполуки мають бути поховані до того, як встигнуть прореагувати з киснем і повернути його назад. Гори Гондвани, за припущенням учених, забезпечили механізм для цього: величезні обсяги сланців, багатих на органічний вуглець і пірит, швидко й глибоко поховали. Постійний приплив поживних речовин підтримував первинну продукцію та вироблення кисню, а швидке захоронення вуглецю й піриту не давало частині цього кисню витратитися.

У підсумку це могло забезпечити наявність кисню, їжі та хімічних «будівельних блоків» для формування біомінералізованих скелетів — тобто для виходу тваринного світу на новий етап розвитку.

Для батьків і студентів ця історія — нагода побачити, як геологія пов'язана з біологією: зміни рельєфу, ерозія й поховання порід впливають на хімію океану й атмосфери, а отже, і на можливості життя. Водночас висновки поки що базуються на непрямих даних — кристалах, винесених в океан, адже самі гори лежать під кілометрами льоду. Щоб підтвердити гіпотезу, потрібні подальші дослідження антарктичних порід і відкладень.