Раскрыта тайна древнего магматического океана на Земле

Ученые Университета штата Флорида раскрыли время остывания древнего магматического океана, который покрывал всю поверхность молодой Земли и уходил на тысячи километров вглубь ее недр. Скорость охлаждения магмы повлияла на формирование геологических слоев планеты и их химический состав. Статья с результатами исследования опубликована в журнале Nature Communications.

Геологи провели молекулярно-динамическое моделирование базальтового расплава в недрах Земли, где давление и температура достигают экстремальных значений — до 136 гигапаскаль и 2200-4000 кельвинов соответственно. Базальтовые расплавы образуются в результате частичного плавления мантии и формируют собой большую часть материала земной коры. Однако образцы лавы, излившейся в районах подводных хребтов и вулканических островов, указывают на то, что в нижней части мантии Земли присутствуют расплавленные породы, напоминающие базальт с необычным химическим составом.

Присутствие базальтовых расплавов в недрах Земли может объясняться существованием древнего магматического океана с низкой вязкостью. Магма низкой вязкости быстро остывает, при этом образуются плотные кристаллы, которые опускаются к ядру Земли, меняя химический состав геологических слоев. Однако долгое время оставалось тайной, какую вязкость должен был иметь магматический океан, если он действительно существовал, и как она менялась в условиях экстремального давления.

Предыдущие модели показывали, что время остывания магматического океана значительно варьируются от нескольких до сотен миллионов лет. Например, при вязкости 100 паскаль-секунд он остывал бы 100-200 миллионов лет. Однако результаты нового исследования указывают на то, что вязкость могла быть на несколько порядков ниже и составлять около 0,01-0,03 паскаль-секунды. В этом случае магматический океан мог остыть менее чем за несколько миллионов лет. Менее вязкая магма способствовала фракционной кристаллизации — быстрому разделению взвешенных в ней кристаллов, — что создало неоднородный состав.