Новое представление о температуре глубоких недр Земли

Ученые из Лаборатории магмы и вулканов (CNRS) и Европейского синхротрона (ESRF) воссоздали экстремальные условия на глубинах от 600 до 2900 км, чтобы исследовать плавление базальта в океанических тектонических плитах. Они подвергали микроскопические образцы породы высоким давлениям и температурам, одновременно изучая их структуру с помощью мощного рентгеновского пучка ESRF.

Результаты показывают, что базальт, образующийся на океаническом дне, имеет температуру плавления ниже, чем перидотит, из которого состоит мантия Земли. Вблизи границы ядро–мантия, где температура быстро возрастает, плавящийся базальт производит жидкости, богатые кремнеземом (SiO₂). Эти жидкости быстро реагируют с мантией, что указывает на скоростное растворение базальта обратно в глубины Земли. Эксперименты дают новое объяснение сейсмическим аномалиям у подошвы мантии и позволяют оценить её температуру в этой области около 4000 K.

Если за наблюдаемые сейсмические аномалии в D"-слое отвечает плавление именно базальта, а не мантии, то температура на границе ядро–мантия должна составлять от 3800 до 4150 Кельвинов. Это значение находится между точками плавления базальта и мантийного перидотита. Данная гипотеза может стать наиболее точным на сегодня определением температуры в этой ключевой области планеты.

«Это может разрешить давний спор об особой роли границы ядро–мантия в динамических свойствах земной мантии, — сказал профессор Денис Андро. — Теперь мы знаем, что цикл формирования коры в срединно-океанических хребтах и её растворения в нижней мантии, вероятно, происходит с тех пор, как на нашей планете активна тектоника плит».