Почему соотношение F/Cl на Земле не является хондритовым?

Первичные хондриты, нерасплавленные каменные метеориты, считаются строительными блоками Земли. Поскольку планеты земной группы пережили химическую дифференциацию на ядро, мантию и гидросферу, распределение некоторых элементов на поверхности планеты не является хондритовым. Другими словами, нехондритовый характер распределения элементов на планетарной поверхности — ключ к пониманию процессов химической дифференциации планет земной группы.

Сообщалось, что отношение фтора к хлору в силикатной Земле (мантия + гидросфера) является сверххондритовым. Это указывает на обогащение силикатной Земли фтором по сравнению с хлором во время и/или после формирования планеты. Однако процессы, которые привели к сверххондритовому соотношению F/Cl, плохо изучены. Чтобы исследовать происхождение нехондритового соотношения F/Cl на Земле, исследовательская группа из Университета Эхиме и Токийского университета экспериментально смоделировала фракционирование фтора и хлора во время кристаллизации магматического океана, используя аппарат высокого давления (Kuwahara et al., 2019). Исследователи обнаружили, что фтор умеренно совместим с бриджманитом, самым распространенным минералом в мантии Земли, а хлор был высоко несовместим с мантийными минералами, включая бриджманит. Это указывает на то, что кристаллизовавшаяся мантия в результате существования магматического океана была бы обогащена фтором, а хлор мог сконцентрироваться на планетарной поверхности.

Как после кристаллизации магматического океана установилось сверххондритовое соотношение F/Cl в силикатной Земле? Kuwahara et al. (2019) предложили гипотезу утери гидросферы во время формирования Земли. По этому сценарию, хлор селективно теряется в космос, в то время как фтор сохраняется в силикатной Земле, повышая соотношение F/Cl. Интересно, что предыдущие исследования предлагали тот же сценарий для объяснения соотношения Ar/Xe в силикатной Земле (Shcheka and Keppler, 2012). Эти результаты позволяют предположить, что самая ранняя атмосфера и, возможно, океан Земли могли не сохраниться. Если это так, то нынешние атмосфера и океан Земли могут быть «вторыми», имея свое происхождение в дегазации мантии и/или поставке летучих веществ в результате ударов после формирования планеты.