Ученые пересматривают теории формирования атмосферы Земли

Геохимики из Политехнического института Ренсселера (Rensselaer Polytechnic Institute) представили новую теорию, бросающую вызов общепринятым представлениям о механизме дегазации Земли. Их исследование, опубликованное 20 сентября в журнале Nature, может изменить взгляд на формирование атмосферы Земли, а также Марса и Венеры.

Работа, возглавляемая профессором Э. Брюсом Уотсоном, предоставляет убедительные доказательства того, что атомы аргона прочно удерживаются в минералах мантии Земли и перемещаются через них гораздо медленнее, чем считалось ранее. Ученые установили, что даже вулканическая активность вряд ли может высвободить аргон из мантии. Это противоречит широко распространенным теориям о том, как газы перемещались в ранней Земле, формируя атмосферу и океаны.

Новые данные поддерживают теорию «глубокого захоронения», согласно которой первичные газы, захваченные при формировании планеты, до сих пор остаются в глубинах Земли, а не были полностью выброшены в атмосферу в результате катастрофических событий. Аргон, как и другие благородные газы, является важным индикатором для ученых благодаря своей химической инертности и накоплению определенных изотопов в результате радиоактивного распада калия.

«Наши данные свидетельствуют о том, что аргон действительно остается в ловушке в мантии даже при чрезвычайно высоких температурах, что затрудняет постоянное его удаление из недр Земли», — пояснил Уотсон. Его команда, включая исследователей Джей Б. Томаса и Даниэле Дж. Черняк, моделировала условия мантии, нагревая силикатные минералы в атмосфере аргона. Оказалось, что минералы поглощают аргон в неожиданно больших количествах, но с очень низкой скоростью.

Это ставит вопрос: если аргон не высвобождается из мантии, то как он попал в атмосферу, где его почти 1%? Уотсон предполагает, что высвобождение происходит в основном за счет выветривания земной коры, а не плавления мантии. При этом часть первичного аргона, захваченного миллиарды лет назад, вероятно, все еще находится в глубинах планеты. Поскольку Марс и Венера имеют сходный с Землей состав мантийных материалов, новая теория может быть ключом к пониманию эволюции их атмосфер.