Из ядра Земли происходит утечка материала – и геологи не знают, почему

Состав раскаленного ядра Земли не является постоянным – оно перемешивается с соседним слоем. Согласно новому исследованию, из ядра нашей планеты происходит утечка струй материала в мантию, и некоторые из этих струй даже достигают поверхности Земли. 

Это исследование помогает ответить на давно стоящий перед наукой вопрос, обмениваются ли между собой материалом мантия и ядро Земли, сказали исследователи.

В этом исследовании ученые обратили свое внимание на вольфрам, химический элемент, который присутствует как в ядре, так и в мантии Земли. Вольфрам имеет несколько изотопов, включая W-182 (108 нейтронов) и W-184 (110 нейтронов). Однако, поскольку в мантии нашей планеты этот элемент образуется в основном при распаде радиоактивного гафния-182, то в ней больше распространен изотоп W-182. Таким образом, отношение W-182/W-184 для мантии и ядра планеты различаются.

В своей работе команда исследователей под руководством Г. Ризо (H. Rizo) проанализировала состав камней, которые образовались из силикатного расплава, просочившегося к поверхности Земли из глубины мантии. Образцы были отобраны в кратоне Пильбара, Австралия, а также на острове Реюньон и архипелаге Кергелен в Индийском океане. Анализ показал, что отношение W-182/W-184 в образцах горных пород не изменялось с момента завершения формирования Земли, состоявшегося примерно 4,5 миллиарда лет назад, до отметки примерно в 2,7 миллиарда лет назад, после чего это отношение претерпело существенное изменение. Согласно авторам, это означает, что в период между 4,3 и 2,7 миллиарда лет назад обмена материала между ядром и мантией почти не происходило, а в последние 2,5 миллиарда лет такой обмен стал активно протекать.

Как указывают Ризо и его команда, один из возможных механизмов такого обмена начинается с окисления материала на поверхности планеты и погружение его в виде столбчатых потоков к центру Земли. В ответ из ядра Земли в мантию поступают струи материала ядра, которые подчас могут достигать поверхности планеты, пояснили геологи.