Загадка ядра: Как таинственные сгустки в недрах Земли связаны с происхождением жизни

Новое исследование предполагает, что два загадочных сгустка в глубоких недрах Земли могут хранить ключи к разгадке происхождения жизни на нашей планете.

Глубоко под земной корой, в мантии, находятся два гигантских образования размером с континент. Эти колоссальные «лавовые озера» прилегают к ядру планеты на глубине около 2900 километров, и, согласно современным теориям планетарной эволюции, их там просто не должно быть.

Заинтригованные этой аномалией, исследователи попытались выяснить, что же представляют собой эти структуры и почему они существуют.

Люди не могут добраться до центра планеты, чтобы рассмотреть эту пару необычных образований, расположенных под Тихим океаном и Африканским континентом. Однако ученые могут «увидеть» их, измеряя сейсмические волны, которые проходят через недра. Когда эти волны пересекают загадочные структуры (известные как провинции с большим низкоскоростным сдвигом и сверхнизкоскоростные зоны), они резко замедляются. Это указывает на то, что состав этих образований существенно отличается от окружающей их мантии.

«Это не случайные аномалии, — заявил ведущий автор работы Ёсинори Миядзаки, геодинамик из Университета Рутгерса. — Это отпечатки самого раннего этапа истории Земли. Если мы поймем, почему они существуют, мы поймем, как сформировалась наша планета и почему она стала обитаемой».

В первые миллиарды лет своего существования Земля была океаном магмы. Модели показывают, что при остывании этого океана мантия должна была образовать четкие слои — а не те массивные бесформенные структуры, которые мы наблюдаем сегодня. Миядзаки и его коллеги предполагают, что ответ может скрываться в ядре Земли. Если бы кремний и магний просачивались из ядра в мантию, это создало бы химическую смесь, которая остывала бы неравномерно. Таким образом, аномальные структуры могут быть ранними остатками этого «базального магмового океана», дающими представление о древней Земле.

Ученые объяснили в своем исследовании, что такое взаимодействие ядра и мантии могло повлиять на эволюцию планеты — включая ее остывание, вулканическую активность и формирование атмосферы — и, таким образом, может объяснить, почему планета способна поддерживать жизнь.

«Эта работа — прекрасный пример того, как объединение планетологии, геодинамики и физики минералов помогает нам решать одни из самых древних загадок Земли, — отметила соавтор исследования Цзе Дэн, доцент кафедры геонаук Принстонского университета. — Идея о том, что глубинная мантия до сих пор может хранить химическую память о ранних взаимодействиях ядра и мантии, открывает новые пути для понимания уникальной эволюции Земли».

Статья с результатами исследования была опубликована 12 сентября в журнале Nature Geoscience. Это открытие заставляет нас по-новому взглянуть на нашу планету как на сложную, «живую» систему, где процессы в самых глубоких недрах напрямую влияли на появление жизни на поверхности. Возможно, именно эти гигантские сгустки когда-то создали условия для формирования первых молекул жизни, запустив уникальную цепь событий, которая в итоге привела к возникновению человечества.