Художественная реконструкция Земли в гадейский период (~4,5 миллиарда лет назад). Интенсивная вулканическая активность, тепло от аккреции и частые столкновения поддерживали молодую Землю в расплавленном состоянии. Этот огненный ландшафт подготовил почву для формирования земной коры и последующего появления
стабильных континентов. Источник: Science China Press
Исследователи использовали цирконы и искусственный интеллект для реконструкции древней земной коры, чтобы выявить возможные тектонические процессы на самой ранней, бескаменной стадии развития планеты.
Исследователи из Школы наук о Земле Чжэцзянского университета под руководством профессоров Цзя Лю и Цюнькэ Ся совершили значительный прорыв в изучении давно забытой главы геологического прошлого Земли. Их работа, выполненная аспирантами Дэнган Лу, Чжикан Луань, Цзинцзюнь Чжоу и Тяньтин Лэй, позволяет по-новому взглянуть
на то, как могла выглядеть континентальная кора планеты в гадейский эон. Этот древний период, начавшийся примерно 4,4 миллиарда лет назад, является самой ранней известной эпохой в истории Земли.
«Гадейский период — ключевой для понимания происхождения земных континентов, — говорит профессор Цзя Лю. — Но породы этого периода встречаются невероятно редко.
На данный момент единственные известные образцы находятся в районе Акаста в Канаде и датируются примерно 4,03 миллиарда лет назад». Из-за интенсивной геологической активности на заре существования Земли большинство пород того периода были
разрушены, оставив после себя то, что учёные называют «пропущенной главой» в истории Земли.
Реконструкция геологической летописи гадейского эона
На этом рисунке показана временная эволюция химического состава древнейшей континентальной коры Земли, восстановленная на основе данных о цирконах, полученных от Джека Хиллса. Источник: Science China Press
Хотя прямых образцов горных пород того времени практически не сохранилось,
удивительно прочный минерал под названием циркон сумел сохранить ценные сведения. Некоторые кристаллы циркона образовались более 4,3 миллиарда лет назад и были обнаружены в таких регионах, как Джек-Хиллс в Австралии. Эти крошечные кристаллы содержат геохимические данные, которые позволяют узнать подробности о магматической активности на ранней Земле.
«Мы не знаем, как выглядели настоящие породы гадейской коры, потому что у нас их нет, но цирконы позволяют нам заглянуть в этот скрытый от нас мир», — говорит аспирант
Дэнган Лу.
Восстановление утраченной коры с помощью ИИ
Чтобы открыть это окно, команда собрала самую полную на сегодняшний день в мире геохимическую базу данных о магматических цирконах и вмещающих их породах — более
14 000 цирконов и 823 соответствующих им образцов горных пород. Используя эту базу данных, они обучили контролируемые модели машинного обучения находить закономерности между содержанием микроэлементов в цирконах и химическим составом вмещающих их пород. Это позволило им предсказать, как могли выглядеть «отсутствующие» породы. Как будто самые древние породы Земли вернулись к жизни — виртуально прошли через современные инструменты и раскрыли свои химические особенности, как настоящие образцы, протестированные в лаборатории.
«В эпоху стремительного развития искусственного интеллекта использование машинного обучения для выявления взаимосвязи между цирконами и породами, в которых они находятся, невероятно интересно, — сказал профессор Лю. — Это даёт нам возможность отодвинуть известную нам геологическую летопись почти на 400 миллионов лет назад и изучить, как могла формироваться самая ранняя земная кора».
Исследование предполагает, что гадейская кора, скорее всего, сформировалась в результате конвергентной тектоники — подобно тому, как это происходит при
столкновении континентов, — а не в результате глубоководной океанической субдукции.
Это указывает на ранние формы конвергенции плит на ранней Земле, предлагая новую модель формирования первичной коры и инновационный подход к изучению самых
древних и труднодоступных горных пород. Этот метод не только расширяет возможности использования циркона в исследованиях ранней Земли, но и позволяет совершить значительный прорыв в раскрытии «недостающих геологических глав» планеты.
