Spustily asteoridy deskovou tektoniku? Kredit: NASA's Goddard Space Flight Center Conceptual Image Lab.

Desková tektonika naší planety jak tak trochu záhadou. Zemská kůra je rozlámaná na kry rozmanitých velikostí, které si velmi zvolna plují po povrchu planety. Někde se oddalují, jinde se zase srážejí. Dnes žijeme ve světě, který vytvarovaly tektonické desky během věků. Přitom neuplyne týden a často ani den, abychom neslyšeli o některém z vypečených projevů deskové tektoniky, což jsou hlavně zemětřesení a vulkanické události.

Nicolas Greber. Kredit: University of Chicago.

Stručně a jasně, desková tektonika je na Zemi všudypřítomná. Jenomže, žádná jiná kamenná planeta, z těch co známe, deskovou tektoniku tohoto typu nemá. Nevíme ovšem proč. V typicky lidské namyšlenosti také fantazírujeme o tom, že desková tektonika je nezbytná pro život, ale jistí si samozřejmě nejsme. Nejhorší je, že ani pořádně nevíme, kdy se desková tektonika spustila a co to způsobilo.

Nedávno se objevily dvě studie v prestižních časopisech, které posouvají start deskové tektoniky hluboko do minulosti a její počátky připisují drtivým úderům nebeských poslů. Nicolas Greber ze Ženevské univerzity a jeho tým vystopovali počátek deskové tektoniky na Zemi v čase. Použili k tomu analýzu výskytu různých typů hornin během historie. Jejich výzkum nedávno uveřejnil časopis Science.

Craig O’Neill. Kredit: Macquarie University.

Greber s kolegy se soustředili na dva typy hornin. Šlo o mafity, čili tmavé horniny a minerály převážně železo-hořečnatého složení, mezi něž patří například slídy, amfiboly, pyroxeny nebo olivín, a pak o felsity, které jsou světlé a bohaté na živce a křemeny, čili obsahují více křemíku, kyslíku, hliníku, sodíku a draslíku. Typické felsity jsou žuly, čili granity.

Subdukční zóna. Kredit: USGS.

Vznik felsitů je komplikovanější, protože je k tomu nutná voda a zároveň horko. V dnešním světě vznikají felsity prakticky jenom v subdukčních zónách, tedy v místech, kde se jedna tektonická deska zasouvá pod druhou. Právě v těchto místech se totiž dostane voda z oceánu do zemského pláště. Takže přítomnost felsitů je podle této představy stopou po fungujících subdukčních zónách.

Greberův tým prostě sledoval výskyt felsitů v historii prostřednictvím analýz izotopů titanu, jejichž obsah se liší mezi mafity a felsity, a pak dospěl k závěru, že v době před 3,5 miliardami let bylo 55 až 60 procent zemské kůry tvořeno felsity. Z toho pak badatelé vyvozují, že se desková tektonika rozjela minimálně před 3,5 miliardami let. Možná i výrazně dříve, ale k tomu nám scházejí vhodné a dostatečně staré horniny. Až doposud se přitom vědci většinou shodli, že tektonika na Zemi začala asi před 3 miliardami let.

Desková tektonika a asteroidy. Kredit: J. T. Keanne (2017), Nature Geoscience.

Možná to ale bude ještě složitější. Podle Craiga O’Neilla z australské Univerzity Macquarie a jeho kolegů se totiž mohla desková tektonika na Zemi rozjet několikrát po sobě. Když byla Země hodně mladá, tak podle O’Neilla nemohla desková tektonika fungovat kvůli příliš horkému nitru planety. Ledaže by tektonice někdo pomohl. A tím někým mohly být drtivé dopady velkých asteroidů, alespoň podle jejich nové studie v časopisu Nature Geoscience.

O’Neillův tým si to nasimuloval. Vyšlo jim, že když do mladé Země praštil pořádně velký asteroid, tak mohl otevřít dočasnou subdukční zónu, která by fungovala asi tak 10 milionů let. To není v geologické historii zase tak dlouhá doba, ale podle toho, co víme, byla mladá Země zasahovaná velkými asteroidy docela často. První intenzivní fáze bombardování Země proběhla od vzniku planety asi do doby před 4,4 miliardami let. Pak byl relativní klid, až do začátku Pozdního velkého bombardování před 4 miliardami let. Tato bouřlivá epizoda trvala 200 až 500 milionů let. Ale sem tam nějaký doopravdy velký asteroid zasáhl Zemi ještě před 2 miliardami let. Od té doby je Země víceméně ideálním místem k životu.

Když si dáme dohromady Grebera s O’Neillem, tak nám vychází, že se desková tektonika na Zemi vlastně odehrává ve dvou fázích. První trvala do doby asi před 3 miliardami let. Během této fáze vznikaly felsity v dočasných subdukčních zónách po dopadech velkých asteroidů. Tak zřejmě vznikly i felsity detekované Greberovým týmem. A před 3 miliardami let už Země vychladla natolik, že se desková tektonika mohla spustit naplno.

Video:  Craig O'Neill - How did the solar system form?


Literatura
New Scientist 25. 9. 2017. Science 357: 1271–1274, Nature Geoscience online 25. 9. 2017.