Новое исследование приближает нас к геологической истории глубинных недр Земли

Геохимики из Калифорнийского университета в Дэвисе, используя суперкомпьютер для виртуального сжатия и нагрева железосодержащих минералов в условиях, существовавших при кристаллизации Земли из магматического океана 4.5 миллиарда лет назад, впервые смоделировали первоначальное распределение изотопов железа в твердой Земле. Это открытие может дать старт новым исследованиям эволюции мантии — слоя толщиной около 1800 миль, простирающегося от земной коры до металлического ядра.

Мантия составляет около 85% объема планеты. Её медленная конвекция, движимая теплом ядра и радиоактивным распадом, является движущей силой тектоники плит. Ключом к пониманию физики этой вязкой массы служат четыре стабильных изотопа железа, найденные в породах, поднявшихся к поверхности в зонах срединно-океанических хребтов и горячих точек, таких как Гавайи. Состав изотопов железа в породах меняется в зависимости от давления и температуры их формирования, что теоретически позволяет отслеживать геологическую историю мантии.

"Теперь, когда у нас есть представление о первоначальном распределении этих изотопов железа на Земле, мы сможем использовать изотопы для отслеживания внутренних процессов земного "двигателя", — заявил старший автор исследования, профессор геологии Джеймс Рустад.

Сложнейшие квантово-механические расчеты, каждый цикл которых занимал месяц машинного времени, показали, что экстремальное давление у границы мантии и ядра должно было концентрировать более тяжелые изотопы железа у дна кристаллизующейся мантии. Следующим шагом ученых станет экспериментальная проверка этих предсказаний в лаборатории с использованием лазеров и алмазной наковальни для воссоздания условий на границе ядра и мантии.