Гранд каньон. Credit: © SeanPavonePhoto
Геологическият запис е точно това – запис. Скалните слоеве разказват на учените за минали екосистеми, подобно на страници от енциклопедия. С тази разлика, че във въпросната енциклопедия има повече липсващи страници, отколкото налични. Така геолозите имат задачата не само да разберат какво е има там, но и какво няма и къде е отишло.
По-специално един конкретен пропуск е озадачавал учените в продължение на повече от век. За първи път забелязан от Джон Уесли Пауъл през 1869 г. в слоевете на Гранд Каньон, Голямото несъответствие, както е известно, представлява повече от един милиард години липсваща скала на определени места.
Учените са разработили няколко хипотези, за да обяснят как и кога това потресаващо количество материал може да е ерозирало. Сега по този проблем работят геологът на Университета Санта Барбара Франсис Макдоналд и колегите му от Университета на Колорадо, Боулдър и Колорадо колидж и тяхното изследване вече се появи в сборника на Националната академия на науките.
„Има несъответствия сред целия скален запис“, обяснява Макдоналд, професор в катедрата по наука за Земята. „Несъответствията са просто пропуски във времето от скалния запис. Това се нарича Голямото несъответствие, защото се смяташе за особено голяма пропаст, може би за глобална пропаст.“
Водещата теория е, че ледниците са изтъркали километри скала преди около 720 до 635 милиона години, по времето, известно като Криогенски период, когато планетата е била напълно покрита с ледове. Тази хипотеза дори помага донякъде да се обясни бързото възникване на сложни организми скоро след това, при камбрийската експлозия на живот, тъй като целият този ерозиран материал може би е засял океаните с огромни количества хранителни вещества.
Макдоналд беше скептично настроен към тези разсъждения. Въпреки че аналозите на Голямото несъответствие се появяват по целия свят и подобни количества скала липсват от приблизителния период, те не се подреждат перфектно. Това поставя под съмнение дали наистина са били ерозирани от глобално събитие като Криогенското заледяване.
Част от предизвикателството за изследване на Голямото несъответствие е, че се е случило толкова отдавна, когато Земята е била объркана система. „Тези скали са били погребвани и ерозирани многократно през историята им“, казва Макдоналд.
За щастие екипът успя да тества тази хипотеза, използвайки техника, наречена термохронология. Няколко километра под земната повърхност температурата започва да се повишава, когато се приближаваме до горещата мантия на планетата. Това създава температурен градиент от около 50 градуса по Целзий за всеки километър дълбочина. И този температурен режим може да се отпечата в определени минерали.
Когато някои радиоактивни елементи в скалите се разпадат, се получава хелий-4. Всъщност хелият се генерира постоянно, но фракцията, задържана в различни минерали, е функция на температурата. В резултат на това учените могат да използват съотношението хелий към торий и уран в определени минерали като палео термометър. Това явление даде възможност на Макдоналд и неговите съавтори да проследят как скалата се е движила в земната кора, докато е била погребана и ерозирана през вековете.
„Тези несъответствия се формират отново и отново чрез тектоничните процеси“, обяснява Макдоналд. „Новото е, че наистина вече можем да получим достъп до тази много по-стара история.“
Екипът взе проби от гранит точно под границата на Голямото несъответствие на връх Пайкс в Колорадо. Те извличаха зърна от особено еластичния минерал циркон от скалите и анализираха радионуклеотидите на хелий, съдържащи се в него. Техниката разкри, че няколко километра скала са били ерозирани над този гранит между 1000 и 720 милиона години.
Важното е, че този период от време положително ще да е преди епизодите на Криогенското застудяване. Всъщност той съвпада доста по-добре с периодите, в които свръхконтинентът Родиния се формира и разпада. Това дава представа за процесите, които може би са изтрили тези години от геологическия запис.
„Основната хипотеза е, че тази мащабна ерозия е била обусловена от образуването и отделянето на суперконтинентите“, казва Макдоналд.
Земният цикъл на образуването и разделянето на Родиния издига и ерозира невероятни скали за дълги периоди от време. И тъй като суперконтиненталните процеси по дефиниция включват много земя, техните ефекти могат да изглеждат доста синхронни в геологическия запис.
Тези процеси обаче не се случват едновременно, както биха направили в глобално събитие като Криогенското заледяване. „Това е разхвърлян процес“, казва Макдоналд. „Има разлики и сега имаме възможността да разрешим тези различия и да извадим този запис.“
Въпреки че резултатите на Макдоналд са в съответствие с тектоничния произход на тези големи несъответствия, те не прекратяват дебата. Геолозите ще трябва да допълнят тази картина с подобни изследвания в други региони на света, за да се очертаят по-добре тези събития.
Загадката на Голямото несъответствие е присъщо свързана с две други големи загадки на геологията: възходът и падането на Криогенския лед и внезапното възникване на сложен живот през периодите Едиакарий и Кембрий. Напредъкът във всяка една от тях може да помогне на учените най-накрая да направят желания пробив.
„Камбрийската експлозия беше дилемата на Дарвин“, отбеляза Макдоналд. „Това е въпрос на 200 години. Ако успеем да разрешим това, определено бихме станали рок звезди.“
Източник: sciencedaily
Превод: Радослав Тодоров
