Мантия Земли — это толстый слой силикатной породы между земной корой и ее расплавленным ядром, составляющий около 84% объема нашей планеты. Мантия преимущественно твердая, но в геологических временных масштабах она ведет себя как вязкая жидкость. Исследование Вашингтонского университета в Сент-Луисе предполагает, что глубокая часть древней мантии, ближайшая к ядру Земли, изначально была значительно суше, чем часть мантии, ближайшая к поверхности молодой планеты.
Анализируя данные по изотопам благородных газов, Рита Параи, доцент кафедры наук о Земле и планетах в Arts & Sciences, определила, что мантия древнего плюма (глубокая часть) имела концентрацию воды, которая была в 4–250 раз ниже по сравнению с концентрацией воды в верхней мантии.
Возникший в результате контраст вязкости мог предотвратить перемешивание в мантии, помогая объяснить некоторые давние загадки формирования и эволюции Земли. Исследование опубликовано 11 июля в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
«Контраст изначальной вязкости может объяснить, почему гигантские удары, вызвавшие появление океанов магмы во всей мантии, не гомогенизировали растущую планету», — сказала Параи, научный сотрудник Университетского центра космических наук Макдоннелла. «Это также может объяснить, почему мантия плюма подвергалась меньшей обработке путем частичного плавления за всю историю Земли».
Исследование Параи ставит под сомнение предположение, которое когда-то было широко распространено в ее области: мантия Земли была однородной с самого начала. Когда около 4,5 миллиардов лет назад Солнечная система приняла свое нынешнее расположение, Земля сформировалась, когда гравитация втянула в себя вращающиеся газ и пыль, и стала третьей планетой от Солнца. Летучие вещества, такие как вода, углерод, азот и благородные газы, были доставлены на Землю по мере ее формирования, но исследование Параи предполагает, что материал, который образовался раньше, был более сухим типом породы, чем тот, который образовался позже.
Она обнаружила, что изотопы мантийного гелия, неона и ксенона (Xe) требуют, чтобы в мантии плюма были низкие концентрации летучих веществ, таких как Xe и вода, в конце этого периода аккреции по сравнению с верхней мантией. Верхняя мантия, возможно, выиграла от большего вклада массы от богатых летучими веществ, подобных классу метеоритов, называемых углеродистыми хондритами.
Parai использует многосторонний подход к выяснению истории жизни планеты. Это исследование в PNAS представляет модель, которую она разработала, но Параи также проводит свои собственные экспериментальные работы с образцами горных пород в своей лаборатории геохимии высокотемпературных изотопов в Вашингтонском университете. Она изучает изотопы благородных газов, особенно из Xe, в вулканических породах, чтобы понять эволюцию состава мантии Земли, и в земных породах на поверхности Земли, чтобы увидеть эволюцию атмосферы.
«В моей лаборатории, — говорит Параи, — мы берем образцы природных пород — в основном современные вулканические породы, но также и некоторые древние породы — и пытаемся понять разные вещи в истории Земли. В частности, мы хотим знать, как Земля получила свою атмосферу, его океаны и другие особенности, связанные с обитаемостью».
По информации https://planet-today.ru/novosti/nauka/item/147648-novaya-model-pokazyvaet-chto-glubinnaya-mantiya-zemli-byla-bolee-sukhoj-s-samogo-nachala
Обозрение "Terra & Comp".
