Planet probe: Harvard scientist offers new view of Earth's makeup

Геохимик из Гарвардского университета Сухой Мукхопадхьяй представил доказательства того, что химический состав верхней и глубокой мантии Земли принципиально различен и сохранился с момента формирования планеты. Его работа, опубликованная в журнале Nature, бросает вызов представлениям о полном перемешивании мантии после гигантского столкновения, образовавшего Луну.

Исследование показало, что глубокая мантия содержит газы, захваченные из солнечной туманности в первые миллионы лет существования Солнечной системы, когда Земля в основном была магматическим океаном. Верхняя же мантия сформировалась позже из материала, находившегося дальше от Солнца. Это указывает на то, что химическая слоистость мантии никогда не разрушалась, вопреки теории о её активном перемешивании за последние 4.45 миллиарда лет.

«Тот факт, что мы видим газ из солнечной туманности в глубокой мантии, говорит о том, что он был захвачен растущей Землёй и растворился в магматическом океане», — пояснил Мукхопадхьяй. Для анализа учёный использовал необычную методику: подобно тому, как климатологи изучают древнюю атмосферу по пузырькам во льду, он исследовал пузырьки газа в вулканических породах из Исландии, извергнувшихся под ледником. Изотопы неона в этих породах подтвердили различное происхождение слоёв мантии.

Ключевым открытием стало обнаружение следов изотопа ксенона, образующегося при распаде элемента, существовавшего только в первые 100 миллионов лет жизни Солнечной системы. Это доказывает, что химическая сигнатура глубокой мантии сохранилась миллиарды лет. «Поскольку химические различия, унаследованные Землёй при росте, сохранились в современной мантии, удар, образовавший Луну, не перемешал планету хорошо», — отметил учёный. Это заставляет пересмотреть некоторые аспекты гипотезы гигантского столкновения.

Исследование проливает свет на процессы, лежащие в основе тектоники плит. «Эта работа рассказывает нам о скорости перемешивания в мантии и обмене теплом, что определяет, как быстро остывает Земля. По сути, мы узнаём больше о том, как тектоника плит действовала в глубоком времени», — заключил Мукхопадхьяй.