Таинственный слой внутри Земли озадачил ученых
На глубине около 3000 километров под нашими ногами находится загадочная полоса материала, называемая слоем D, который уже давно очаровывает ученых своей комковатой структурой. В 2024 году появилось исследование, которое предполагает, что этот слой, тонкий в одних местах и толстый в других, возможно, образовался из древнего океана магмы, который покрывал раннюю Землю миллиард лет назад.
Химические реакции, вызванные экстремальными давлениями и температурами на дне древнего океана магмы, могли стать причиной неровностей, которые мы наблюдаем сегодня в слое D. На это указывают данные из симуляций международной группы исследователей. Новое моделирование отличается от предыдущих одним ключевым аспектом — водой, которая присутствовала в древних магматических океанах Земли, но ее влияние на эти океаны по мере их охлаждения и затвердевания редко учитывалось.
Исследование утверждает, что вода могла смешиваться с минералами с образованием пероксида железа и магния. Эта смесь притягивает железо, поэтому ее присутствие может объяснить, как богатые железом слои образовались там, где находится слой D, чуть выше границы между расплавленным внешним ядром Земли и окружающей мантией.
«Наши исследования показывают, что водный океан магмы способствовал образованию богатой железом фазы, называемой пероксидом железа и магния, — говорит ученый Цинъян Ху из Центра передовых исследований науки и технологий высокого давления (HPSTAR) в Пекине. — По нашим расчетам, его близость к железу могла привести к накоплению пероксида с преобладанием железа в слоях толщиной от нескольких до десятков километров».
Новое моделирование предполагает, что пероксид железа и магния мог образоваться из-за воды, присутствующей в океане магмы, когда она начала кристаллизоватьсяИсточник: Science China Press
С течением времени химические реакции концентрировались в определенных областях, что привело к образованию слоя D. Если подсчеты ученых выполнены верно, то они также помогут объяснить существование зон сверхнизкой скорости глубоко внутри Земли (ULVZ) — плотных областей материала, которые замедляют сейсмические волны до минимума.
Исследователи полагают, что богатые железом слои оказывали изолирующий эффект, удерживая различные области у основания нижней мантии отдельно друг от друга. «Наши результаты показывают, что богатая железом перекись, образовавшаяся из древней воды в океане магмы, сыграла решающую роль в формировании гетерогенных структур слоя D», — отмечает ученый Цинъян Ху.
Океан магмы, вероятно, образовался в результате гигантского столкновения с другой планетой около 4,5 миллиарда лет назад. Некоторые отколотые фрагменты образовали то, что мы сейчас называем Луной, в то время как смесь летучих элементов, включая углерод, азот, водород и серу, осталась на нашей планете и помогла зародить на ней жизнь.
«Наша модель хорошо согласуется с недавними результатами численного моделирования, предполагая, что неоднородность самой нижней мантии может быть долговременной особенностью Земли», — заключает геофизик Цзе Дэн из Принстонского университета.
