Геологи традиционно исходят из того, что верхняя мантия более или менее однородна, так как базальтовая лава, которая извергается на дне океана, химически практически одинакова по всей планете. Однако новое исследование, основанное на изучении изотопов стронция и неодима в минералах магматических пород мантийного происхождения, образующихся в зонах срединно-океанических хребтов, показало, что эти породы формировались из весьма неоднородной мантийной магмы.

Древнейшие из известных полосчатых железистых кварцитов относятся к раннему архею, являясь одними из самых древних осадочных пород на Земле. Несмотря на такой солидный возраст, основная гипотеза их происхождения — биогенная. Предполагается, что обогащенные оксидом железа слои кварцитов возникли в результате жизнедеятельности цианобактерий, но однозначных свидетельств этого нет. Международный коллектив геологов, исследовав собранные по всему миру образцы этих пород, предложил новые критерии проверки этой гипотезы, согласно которым графит образовался как при метаморфизме древнейших осадочных пород, предположительно содержавших органику, так и при более поздних процессах. На основе этих критериев предложена методика обнаружения возможных признаков жизни в древнейших породах.

Проанализировав сигналы от множества мелких землетрясений, ученые смогли наглядно увидеть, как на глубине зарождаются крупные землетрясения и как их нарастающая сейсмическая активность распространяется вверх и вдоль сейсмогенной зоны. Получение такой детальной информации о сейсмических событиях стало возможным в результате применения новой методики расшифровки слабых сейсмических сигналов.

График среднегодовых температур воздуха в Северном полушарии за последние 1000 лет, получивший благодаря своей форме название «Хоккейная клюшка» (Hockey stick graph), впервые был опубликован в статье американского климатолога и геофизика Майкла Манна с соавторами в журнале Geophysical Research Letters Американского геофизического союза (AGU). Именно после этой публикации тема глобального потепления впервые зазвучала на межгосударственном уровне и вскоре стала одной из главных тем климатологии и современной мировой политики.

Фиксируемый в последние десятилетия рост средней температуры климатической системы Земли происходит неравномерно. Метеорологические наблюдения указывают, что рост температур в Арктике идет в два раза быстрее, чем на остальной планете. Как это скажется на климате в других регионах? Частично на этот вопрос отвечает выполненное американскими и бельгийскими геологами и климатологами моделирование климатических условий раннего и среднего голоцена, указывающее, что потепление, происходившее 11–8 тыс. лет назад в арктическом регионе, создало предпосылки для засухи в средних широтах.

В конце плейстоцена, примерно 12 800 лет назад, начался завершающий этап последнего оледенения — поздний дриас. Это случилось внезапно: после нескольких тысячелетий общего потепления климат Земли вдруг резко (примерно за 100 лет) вернулся в ледниковую фазу, которая, правда, продержалась относительно недолго (1000–1300 лет), снова уступив место устойчивому потеплению. Резкое похолодание на рубеже позднего дриаса вызвало экологический стресс, что привело к вымиранию большинства крупных видов животных в Северном полушарии, включая мастодонтов, мамонтов и саблезубых тигров, а также к резкой деградации археологической культуры Кловис, представители которой были первыми жителями Американского континента. Во многих местах Северного полушария в основании слоя, соответствующего позднему дриасу, находят тонкую прослойку с аномальной концентрацией платины и иридия, наличием металлических сферолитов и включений наноалмазов, а также других минералов и соединений, свидетельствующую о том, что на рубеже позднего дриаса Земля пережила столкновение с небольшим астероидом или кометой. Теперь аналогичные отложения того же возраста нашли и в Южном полушарии.

История климатических изменений Земли за последние 2,6 млн лет — это непрерывное чередование ледниковых периодов и межледниковий. Регулярная смена холодных периодов более теплыми объясняется колебаниями количества солнечного излучения, достигающего Земли, и связана с периодическими изменениями параметров земной орбиты. В промежутке 2,6–1,25 млн лет назад ледниковые циклы длились по 41 тыс. лет. Однако в середине плейстоцена (между 1,25 и 0,7 млн лет назад) произошел какой-то сбой в «климатической машине», после чего ледниковые циклы стали намного длиннее (около 100 тыс. лет). В палеоклиматологии этот феномен получил название «проблема 100 тысяч лет». Исследование международной группы ученых, опубликованное недавно в журнале Science, показало, что смена цикличности оледенений совпадает по времени со сменой режима циркуляции между глубоководными и поверхностными водами в Южном океане, что указывает на определяющую роль антарктического региона в эволюции климата Земли.

Примерно 2,45 млрд лет назад, в самом начале протерозоя, произошло событие, коренным образом повлиявшее на всю геологическую и биологическую историю Земли: в атмосфере появился свободный кислород, и общий характер атмосферы изменился с восстановительного на окислительный. Благодаря этому стало возможным бурное развитие жизни на Земле. Начало кислородной эры в истории Земли прекрасно фиксируется по смене состава осадочных пород на рубеже архея и протерозоя. Однако очевидно, что такая резкая перестройка всей глобальной системы не могла произойти одномоментно, поэтому ученые шаг за шагом пытаются восстановить этапы этого процесса. В недавней статье, опубликованной в журнале Nature Geoscience, американские геохимики, проанализировав изотопный состав кернов пород формации Маунт-Макрей, показали, что отдельные зоны архейского океана могли быть насыщены кислородом уже за несколько десятков миллионов лет до «кислородной катастрофы».

Как ученые обнаружили горный рельеф на границе слоев мантии Земли

Землетрясения не только причиняют людям ущерб, но и позволяют больше узнать о внутреннем строении Земли. Сейсмические волны — мощный инструмент, с помощью которого ученые восстанавливают рельеф слоев, из которых состоит наша планета, — верхней и нижней мантии, внешнего и внутреннего ядра. Недавно группа сейсмологов из США и Китая смогла зафиксировать особенности верхней и нижней границ переходного слоя мантии. 

Во время полевых работ по изучению вулканических пород Намибии американские геологи обнаружили в пустыне группы невысоких эллиптических холмов, выстроенных в цепи. Такие формы рельефа весьма характерны для территорий, которые ранее были покрыты ледниками. Датировка показала, что они сформировались около 300 млн лет назад, в позднем палеозое. И действительно, тогда Африка, Южная Америка, Антарктида, Австралия и Индия составляли единый суперконтинент Гондвана, который располагался вблизи Южного полюса. Удивительно, что ранее никто не обращал внимания на такой яркий пример ледниковых форм рельефа в Южной Африке.

Столкновения с астероидами и крупными метеоритами в истории Земли случались неоднократно. Ученые давно пытались понять, с какой частотой в разные геологические эпохи происходили подобные события. Однако сделать это не так просто, так как главные свидетельства ударных событий далекого прошлого — метеоритные кратеры — либо скрыты под слоями более молодых пород, либо уничтожены эрозией или тектоническими процессами. Ответ на поставленный вопрос могла бы дать Луна, подвергавшаяся бомбардировке теми же метеоритными потоками, что и Земля. Кратеры на лунной поверхности, в отличие от земной, прекрасно сохранились, но до последнего времени отсутствовала простая методика определения их возраста. Использование информации, полученной лунным орбитальным зондом NASA Lunar Reconnaissance Orbiter, позволило впервые определить возраст всех крупных лунных кратеров и сравнить полученные результаты с имеющимися данными для нашей планеты. Выяснилось, что 290 млн лет назад интенсивность метеоритного потока возросла примерно в 2,6 раза.

Примерно 541 млн лет назад, с начала кембрийского периода, на Земле началось бурное развитие жизни. Судя по ископаемым остаткам, до этого жизнь на планете была куда более скудной. К тому же докембрийские организмы существенно отличались по морфологии от всех представителей более поздней биоты. Однозначно понять по сохранившимся отпечаткам, что это были за организмы, не представляется возможным, но почти все геологи и палеонтологи сходятся в том, что все эти организмы жили только в морской среде. Есть, однако, в научном мире достаточно авторитетный ученый — австралийский палеонтолог и палеопочвовед Грегори Реталлак, который уже много лет доказывает, что часть этих многоклеточных жили на суше еще в докембрии, и были они не животными, а, скорее, растениями. Недавно вышла его очередная статья с новыми аргументами в пользу гипотезы существования наземной биоты в докембрийское время.

Американские ученые построили модель, чтобы оценить, как морские животные могли справляться с изменениями условий обитания в то время. Их результаты говорят о том, что для морских экосистем главными факторами нарушения экологического равновесия были рост температур и снижение содержания кислорода в воде.

Ускорившийся дрейф северного магнитного полюса заставляет пересмотреть навигационные модели

Ученые наблюдают все ускоряющийся сдвиг северного магнитного полюса Земли. А ведь именно на него указывает стрелка любого компаса. В связи с этим требуется все более частое обновление карт магнитного поля, являющихся основой для всех навигационных систем.

Ученые из Великобритании и США изучили древнейшие минеральные образования на Земле — зерна циркона возрастом более четырех миллиардов лет. Изначально в этих зернах была зафиксирована остаточная намагниченность. Однако более детальные исследования показали, что магнитная фаза в древнейших минералах вторичная, то есть возникла позже, чем сами кристаллы.

Одна из первоочередных задач вулканологии — разобраться в механизмах образования и функционирования супервулканов, активизация даже одного из которых может серьезно повлиять на всю планету. Детальное исследование супервулкана Таупо в Новой Зеландии, показало, что тектоническая активность не всегда провоцирует мощные извержения, а может, наоборот, снижать их силу — поэтапно, словно по ступенькам, «поднимая» магматический очаг ближе к земной поверхности.

Беспрецедентный рост землетрясений во внутриконтинентальной части США начался в 2009 г. Наибольший рост числа землетрясений в последние десятилетия зафиксирован в штатах Техас, Арканзас и, особенно, Оклахома. Многие из этих землетрясений были спровоцированы эксплуатацией водонагнетательных скважин, что документально подтверждено.

Science. 2015. Vol. 348. No 6241. 

Западные окраинные течения (western boundary currents, WBCs) – это узкие и быстрые течения, входящие в состав всех главных океанических циркуляций. В Тихоокеанском бассейне к WBCs относятся: течение Курошио в Северном полушарии и Восточно-Австралийское течение в Южном полушарии.

Nature. 2015. Vol. 522. No 7556.