Ученые раскрыли связь между лавами, извергающимися на дне океана, и глубоким углеродным циклом

Ученые из Смитсоновского института и Университета Род-Айленда обнаружили неожиданную взаимосвязь между степенью окисления железа в вулканических породах и вариациями в химическом составе глубоких недр Земли. Эти тенденции не только противоречат прогнозам последних десятилетий исследований, но и указывают на роль углерода, циркулирующего в глубинах планеты. Исследование команды было опубликовано 2 мая в Science Express.

Измерения степени окисления железа в застывших фрагментах магмы показали очень тонкие вариации, которые ранее упускались из виду. Эти вариации коррелируют с «отпечатками» глубинных пород, расплавившихся с образованием лав, но не так, как предполагалось ранее. Лавы с более низкой концентрацией 3+ железа также обогащены такими элементами, как барий, торий, рубидий и лантан. Важно, что степень окисления железа коррелирует и с элементами, обогащенными в лавах миллиарды лет назад, что видно по повышенным отношениям радиогенных изотопов.

Углерод — один из элементов, который концентрируется в лаве при плавлении пород. «Несмотря на важность для жизни, углерод — очень сложный для изучения элемент в расплавах из глубин Земли, так как он улетучивается в океанские воды», — отметила ведущий автор Элизабет Коттрелл. Подавляющее большинство углерода, основы всей жизни, находится в глубинах Земли, возможно, до 90%.

Проанализированные восстановленные породы показали большее влияние плавления в присутствии углерода по сравнению с окисленными. «Это логично, поскольку каждый атом углерода на глубине, поднимаясь к поверхности, "отбирает" кислород у железа», — пояснила Коттрелл. Таким образом, углерод не только обеспечивает механизм восстановления железа, но и объясняет, почему эти восстановленные лавы обогащены элементами, как и можно ожидать от плавления углеродсодержащей породы.