Породы под северным океаном оказались похожи на южные

Учёные, исследовавшие вулканические породы из глубин под замёрзшей поверхностью Северного Ледовитого океана, обнаружили особую геохимическую сигнатуру, до сих пор встречавшуюся только в южном полушарии. Породы были подняты с удалённого хребта Гаккеля, лежащего на глубине от 3000 до 5000 метров; это самый северный срединно-океанический хребет на Земле. Исследование опубликовано 1 мая в ведущем научном журнале Nature.

Хребет Гаккеля протянулся примерно на 1800 км под арктическими льдами между Гренландией и Сибирью. Толстый ледяной покров не позволял учёным получить к нему доступ до экспедиции 2001 года (Arctic Mid-Ocean Ridge Expedition), в которой сотрудничали американские и немецкие ледоколы. Собранные данные показали, что хребет разделён на активные восточную и западную вулканические зоны, между которыми находится аномально глубокий сегмент. Эта резкая граница содержит обнажённые неплавленые породы из мантии Земли — слоя, лежащего под твёрдой внешней оболочкой планеты, или литосферой.

Изучив химические следовые элементы и изотопные отношения свинца, неодима и стронция, авторы работы показали, что лавы восточной части (ближе к Сибири) имеют типичный для северного полушария состав. Однако западные лавы (ближе к Гренландии) демонстрируют изотопную сигнатуру, называемую аномалией Дупал. Происхождение этой аномалии, встречающейся в южной части Индийского и Атлантического океанов, является предметом жарких споров, и до сих пор она не была известна на срединных хребтах северного полушария. Ведущий автор Стивен Голдштейн, геохимик из обсерватории Земли Ламонт-Доэрти Колумбийского университета, пояснил, что это не означает, что породы пришли с юга. Скорее, они могли сформироваться схожим образом. «Это подразумевает, что процессы, действующие в Индийском океане, могут иметь аналог здесь», — сказал Голдштейн. Среди возможных причин аномалии на юге обсуждаются, например, подъём материала из глубин Земли у ядра или неглубокое загрязнение мантии южного полушария определёнными элементами во время субдукции по краям древнего суперконтинента Пангея.

По крайней мере, для Арктики учёные утверждают, что знают, что произошло. Около 53 миллионов лет назад началось расхождение будущих Евразии и Гренландии, и осью спрединга стал хребет Гаккеля. Часть «киля» Евразии — относительно стабильного слоя мантии, припаянного под жёстким континентом и обогащённого определёнными элементами, которые также обогащают континентальную кору, — была оторвана. По мере продолжения спрединга материал киля смешался с «нормальной» мантией, обеднённой этими же элементами. Это сформировало смесь, напоминающую аномалию Дупал. Доказательством, по словам Голдштейна, служит то, что химический состав западных лав Гаккеля, по-видимому, представляет собой смесь «нормальной» мантии и лав вулканов на норвежско-российском острове Шпицберген. Хотя Шпицберген — остров, он прикреплён к Евразийскому континенту, и его вулканы питаются расплавленным материалом континентального киля.

«Вряд ли это положит конец спорам о происхождении сигнатуры Дупал в южном полушарии, поскольку для неё могут существовать и другие правдоподобные объяснения, — сказал Голдштейн. — С другой стороны, это исследование окончательно проясняет её происхождение в Арктике. Более того, оно описывает важный процесс в системе Земли, при котором материал, связанный с континентальным литосферным килем, транспортируется в более глубокую конвектирующую мантию».