/https%3A%2F%2Fs3.eu-central-1.amazonaws.com%2Fmedia.my.ua%2Ffeed%2F1%2F1c6c5ee953caf886bca84cf63da9ce4a.jpg)
Из ядра Земли миллиарды лет вытекает вода: ученые сделали неожиданное открытие
Земное ядро
Учёные обнаружили новые доказательства того, что из металлического ядра Земли на протяжении миллиардов лет может просачиваться водород — ключевой компонент воды. Этот процесс, вероятно, влияет на химический состав глубоких слоев мантии и даже оставляет следы в вулканических породах на поверхности планеты.
Об этом сообщает издание Gizmodo со ссылкой на исследование, опубликованное в журнале Science Advances.
Результаты исследования ставят под сомнение представление о ядре и мантии как о полностью изолированных друг от друга резервуарах. Исследователи предполагают, что обмен летучими химическими элементами между ними мог продолжаться на протяжении значительной части геологической истории Земли.
Как вода могла попасть из ядра в мантию
Примерно 4,5 миллиарда лет назад Земля находилась в расплавленном состоянии. По мере остывания планеты происходило разделение веществ по плотности: тяжёлое железо опускалось к центру, образуя металлическое ядро, а более лёгкие силикатные материалы формировали мантию.
Однако этот процесс не обязательно означал окончательное разграничение между двумя слоями. Согласно одной из гипотез, в ходе формирования ядра железо поглощало водород, который впоследствии мог постепенно переходить в окружающую мантию.
Именно этот механизм может объяснить необычные химические характеристики некоторых вулканических пород. Хотя перемещение вещества происходит глубоко под поверхностью, его последствия могут проявляться в материалах, которые вулканические процессы выносят на поверхность.
Что показало компьютерное моделирование
Чтобы проверить возможные механизмы такого обмена, исследователи смоделировали условия, царившие внутри молодой Земли. Особое внимание они уделили двум изотопам водорода: обычному легкому водороду и дейтерию — более тяжёлой форме этого элемента.
Учёные исследовали, как эти изотопы распределялись между различными минералами в процессе охлаждения и кристаллизации первоначального магматического океана.
Моделирование показало, что сам процесс кристаллизации не мог в достаточной мере объяснить чрезвычайно низкое содержание дейтерия в отдельных вулканических породах. Такие особенности были обнаружены, в частности, в образцах с острова Баффинова Земля в Канадской Арктике и из Исландии.
Чтобы объяснить эту аномалию, исследователи предполагают, что водород с низким содержанием дейтерия мог переходить из металлического ядра в нижние слои мантии. Если эта интерпретация верна, химические процессы внутри ядра оставили след в веществах, которые в конечном итоге оказались на поверхности Земли.
Какие еще доказательства указывают на утечку из ядра
В пользу этой гипотезы свидетельствуют не только особенности изотопного состава водорода. В некоторых вулканических породах исследователи также обнаружили аномально высокое соотношение гелия-3 к гелию-4.
Гелий-3 — редкий изотоп, часть которого могла сохраниться во внутренних слоях Земли ещё с ранних этапов формирования планеты. Его необычное содержание в вулканическом материале может указывать на поступление вещества из глубоких недр.
Дополнительными химическими указаниями стали особенности содержания вольфрама и рутения. В совокупности эти признаки согласуются с предположением, что материал из ядра мог попадать в мантию и влиять на состав вулканических пород.
В то же время эти результаты не означают, что учёные непосредственно наблюдали движение воды из ядра. Речь идет об интерпретации химических следов и результатов моделирования, которые подтверждают гипотезу о длительном обмене веществами между внутренними слоями планеты.
Почему это открытие важно
Если гипотеза подтвердится, она поможет лучше понять, как формировалась и изменялась Земля на протяжении миллиардов лет. Ядро в таком случае нельзя рассматривать как полностью изолированное хранилище вещества: оно могло передавать водород и другие летучие компоненты в мантию даже после завершения основного этапа формирования планеты.
Это также может объяснить происхождение некоторых химических аномалий в вулканических породах, которые не удается полностью объяснить процессами в мантии.
В дальнейшем исследователи планируют выяснить, каким именно путём вещество перемещается из ядра в мантию и какие механизмы обеспечивают этот процесс. Пока что точный механизм такого переноса остаётся открытым вопросом.
