Новое исследование предполагает, что гигантские массы в мантии Земли оставались нетронутыми более 4 миллиардов лет

Согласно новому исследованию, опубликованному в журнале AGU Geochemistry, Geophysics, Geosystems, древние, обособленные регионы пород размером с континент, изолированные со времен столкновения, которое создало Луну 4,5 миллиарда лет назад, существуют на глубине сотен километров под земной корой. Используя моделирование, ученые проследили происхождение вулканических пород по всему миру до двух твердых «континентов» в глубинной мантии, которые, как предполагается, существуют с самого формирования Земли.

Ранее считалось, что подобные обособленные структуры в глубинной мантии являются остатками погрузившихся океанических плит. Однако новое исследование указывает, что эти регионы могли сформироваться из древнего магматического океана, который затвердел в начале формирования Земли и, возможно, пережил гигантское столкновение, породившее Луну. Определение происхождения этих масс раскрывает детали их эволюции и состава, а также дает ключи к истории ранней Земли в Солнечной системе.

«Поразительно, что эти регионы пережили большую часть вулканической истории Земли относительно нетронутыми», — отмечает ведущий автор исследования, геолог Кертис Уильямс из Калифорнийского университета в Дэвисе.

Ученые знали из сейсмических исследований, что два отдельных массива пород существуют у границы ядро–мантия под Африкой и Тихим океаном. Сейсмические волны проходят через них иначе, чем через остальную мантию, что указывает на их отличные физические свойства. Чтобы определить происхождение этих масс, авторы работы изучили образцы вулканических пород из таких регионов, как Гавайи, Исландия и острова Баллени в Антарктиде. Анализ изотопов, в частности гелия-3 (первозданного изотопа, созданного во время Большого взрыва), показал, что некоторые образцы происходят из более примитивных, глубинных пород мантии.

Затем исследователи применили новую модель, учитывающую отклонение мантийных плюмов (столбов горячей породы) от вертикального подъема, чтобы проследить путь этих примитивных образцов к поверхности. Это позволило связать их с двумя гигантскими массами у границы ядра и мантии. Комбинация изотопных данных и моделирования помогла определить состав этих структур и выдвинуть гипотезу об их формировании. Понимание их состава помогает геологам реконструировать древние процессы, сформировавшие современную мантию.