Восстановление пород, образовавшихся в мантии Земли, может раскрыть секреты истории планеты

Ученые впервые извлекли протяженный участок пород, образовавшихся в мантии Земли — слое под корой, являющемся крупнейшим компонентом планеты. По мнению команды, эти породы помогут раскрыть роль мантии в происхождении жизни на Земле, вулканической активности, возникающей при ее плавлении, и в глобальных циклах важных элементов, таких как углерод и водород.

Почти непрерывный керн мантийных пород длиной 1268 метров был получен из «тектонического окна» — участка морского дна, где породы мантии обнажены вдоль Срединно-Атлантического хребта. Это произошло во время экспедиции 399 «Строительные блоки жизни, массив Атлантис» бурового судна JOIDES Resolution весной 2023 года. Это рекордное достижение, к которому стремились с начала 1960-х годов, было осуществлено под руководством Международной программы открытий в океане (International Ocean Discovery Program) — международного консорциума из более чем 20 стран.

В статье «Длинный разрез серпентинизированной обедненной мантийной перидотитовой породы», опубликованной в журнале Science, сообщается, что в извлеченных породах обнаружена более обширная история плавления, чем ожидалось. Ведущий автор, профессор Йохан Лиссенберг из Кардиффского университета, отметил, что результаты отличаются от прогнозов: в породах значительно меньше минерала пироксена и очень высокие концентрации магния, что является следствием гораздо более высоких степеней плавления. Это плавление происходило при подъеме мантии из глубинных частей Земли к поверхности.

Исследование также выявило каналы, по которым расплав транспортировался через мантию, что позволяет проследить его путь к поверхности. Это важно для понимания того, как мантия плавится и питает вулканы, особенно на океаническом дне, где происходит большая часть вулканизма Земли. Кроме того, работа дает первые результаты о том, как оливин — распространенный минерал мантийных пород — реагирует с морской водой, вызывая химические реакции, которые производят водород и другие молекулы, способные поддерживать жизнь. Ученые полагают, что это могло быть одним из фундаментальных процессов в происхождении жизни на Земле.

Международная команда из более чем 30 ученых продолжит исследование извлеченных кернов для решения широкого круга задач. Как отметил со-руководитель экспедиции доктор Эндрю МакКейг, новая глубокая скважина станет эталонным разрезом на десятилетия вперед в таких областях, как процессы плавления в мантии, химический обмен между породами и океаном, органическая геохимия и микробиология.