В Гренландии нашли следы древнего магматического океана
Новое исследование показало, что камни, собранные в Гренландии, могут содержать следы древнего океана магмы, который пузырился над большей частью поверхности Земли вскоре после рождения планеты.
Ученые собрали породы в супракрустальном поясе Исуа, регионе на юго-западе Гренландии, где обнаженные породы имеют возраст от 3,7 до 3,8 миллиарда лет; пояс содержит самые старые из известных горных пород на Земле, которые остаются относительно нетронутыми тектоникой плит, тепловыми и химическими изменениями.
Химические следы ранних океанов магмы даже старше, чем сами породы, и датируются примерно 4,5 миллиарда лет назад, когда объект размером с Марс врезался в Землю, отколовшись от огромного камня, который позже стала луной, согласно новому исследованию.
Когда сталкиваются небесные объекты размером с Землю и Марс, «почти полномасштабное таяние всей планеты является неизбежным следствием этого», – сказала Live Science ведущий автор исследования Хелен Уильямс, профессор геохимии Кембриджского университета. По ее словам, по мере того, как эта расплавленная порода остывала и кристаллизовалась, Земля постепенно стала напоминать голубой мрамор, который мы знаем сегодня.
Но хотя большинство ученых принимают теорию расплавленной Земли, «большая проблема состоит в том, что очень трудно найти … геологические доказательства того, что произошло так рано в нашей истории», – сказал Уильямс. Новое исследование, опубликованное 12 марта в журнале Достижения науки, показывает, что породы пояса Исуа все еще несут химические «отпечатки пальцев», оставленные этим изначальным процессом охлаждения.
Уильямс начала поиск этих отпечатков пальцев после того, как она и ее соавтор Ханика Ризо, доцент Карлтонского университета в Канаде, встретились на осеннем собрании Американского геофизического союза (AGU), ежегодном мероприятии, которое в период до пандемии собирало десятки человек. тысяч ученых со всего мира.
Ризо ранее извлекал образцы горных пород из супракрустального пояса Исуа и писал о них в исследовании 2011 года, опубликованном в журнале Письма по науке о Земле и планетах. В документе она отметила, что породы несут определенные химические признаки, а именно уникальные изотопы или химические элементы с различным количеством нейтронов. Позже Уильямс прочитала отчет, и эти химические сигнатуры вызвали ее интерес.
«В ее статье нет прямых геологических доказательств существования магматического океана. Но так много химических индикаторов, которые она обсуждает … действительно указывают в этом общем направлении», – сказал Уильямс. Если они изучат образцы дальше, подумал Уильямс, они могут обнаружить снимок расплавленного прошлого Земли. Поэтому, когда она заметила Ризо через обширный конференц-зал AGU, «я просто побежала к ней, потому что действительно хотела поговорить … о возможности сотрудничества», – сказал Уильямс.
Чтобы начать совместную работу, ученые направились в лабораторию. Они отобрали подмножество вулканических пород из образцов Исуа, выбрав только самые нетронутые, с точки зрения того, насколько они износились после извержения на поверхность и воздействия элементов. Затем они отпилили открытые поверхности камней, отшлифовали их, измельчили в мелкий порошок и растворили порошок в сильных кислотах.
«К тому времени, когда вы закончите, это просто невероятно, что что-то, что было действительно твердым, плотным камнем в вашей руке, теперь на самом деле представляет собой небольшой пузырек с жидкостью в вашей лаборатории», – сказал Уильямс. Обработка горных пород таким образом позволила группе исследовать изотопы или химические элементы с различным количеством нейтронов в образцах.
В частности, команда искала изотопы, которые образовались бы при кристаллизации магматических океанов. Модели предложить что некоторые остатки этих кристаллов были захвачены в нижней мантии, недалеко от ядра Земли, и сохранялись миллиарды лет. По словам Уильямса, со временем они будут мигрировать через нижнюю мантию в верхнюю, неся с собой «изотопные отпечатки пальцев» магматического океана.
Эти отпечатки пальцев включают изотопы гафния и неодима, которые образуются при распаде их родительских изотопов; По словам Уильямса, это разрушение происходит по определенной схеме, когда родительские изотопы находятся под чрезвычайно высоким давлением, например, в глубинах нижней мантии. Команда обнаружила эти уникальные изотопы в образцах Исуа, а также редкую форму элемента – вольфрама; Эти необычные изотопы вольфрама, известные как «аномалия вольфрама», происходят от древнего родительского изотопа, который существовал только в первые 45 миллионов лет истории Земли, сказал Уильямс.
По мере того, как эти кристаллические остатки перемещались вверх от нижней к верхней мантии, они плавились и смешивались с другими расплавленными породами, создавая эффект мраморности. Итак, как только эта перемешанная порода пробила кору, она несла на себе отпечатки изотопа вместе с породой как из верхней, так и из нижней мантии; это было верно для образцов Isua. По словам Уильямса, существует несколько теорий относительно того, как и почему кристаллы мигрировали вверх через слои Земли, одна из которых состоит в том, что кристаллы неоднократно плавились и перекристаллизовывались, становясь более концентрированными по мере продвижения вверх.
После обнаружения химических следов магматических океанов, «у меня возникает вопрос, сохранили ли другие древние породы на Земле такие же сигнатуры», – сказал Уильямс. Она и ее команда начинают искать эти сигнатуры по всему миру, ища в местах с чрезвычайно древними скалами и в современных горячих точках вулканической активности, таких как Гавайи и Исландия.
«Многие свидетельства … предполагают, что эти современные горячие точки являются производными от плавления материала на самом деле глубоко внутри Земли, возможно, даже находящегося недалеко от границы между мантией Земли и ее ядром», – сказал Уильямс. Это означает, что химические следы океана магмы также могут скрываться в этих горячих точках, хотя мы еще не знаем этого наверняка, сказала она.
В нашем Telegram‑канале вы найдёте новости о непознанном, НЛО, мистике, научных открытиях, неизвестных исторических фактах. Подписывайтесь, чтобы ничего не пропустить.
