Подводный вулкан изверг остатки первичного магматического океана Земли
Подводный вулкан у побережья Мадагаскара извергает лаву с химическими следами вещества первичного магматического океана, которым Земля была покрыта в первые 100 миллионов лет ее существования. Об этом открытии исследователи сообщили в журнале Nature.
«Это изменит очень многое в науках о Земле, потому что теперь у нас есть доказательство: вещества, которым 4,5 миллиарда лет — с самого начала истории Земли — все еще существуют в достаточных количествах, чтобы их можно было обнаружить в извержениях вулкана», — считает геохимик Катрин Шовель из Парижского института физики Земли, руководившая исследованием.
Океан магмы и его следы
В гадейском эоне в Землю врезался объект размером с Марс; отколовшиеся обломки, как полагают ученые, впоследствии образовали Луну. Этот удар так сильно разогрел молодую планету, что она покрылась сплошным океаном расплава. В течение следующих нескольких миллионов лет порода остывала и кристаллизовалась, а над мантией начала формироваться первая кора.
За истекшие миллиарды лет конвекция в мантии бесследно стерла любые химические следы ранней истории Земли. Некоторые исследователи, впрочем, допускают, что какие-то остатки сохранились, но до сих пор им не хватало точности измерений, чтобы это доказать, говорит Шовель.
В мае 2018 года у французского острова Майотта между Мадагаскаром и Мозамбиком произошла необычная серия землетрясений. Это привело к открытию нового вулкана примерно в 50 километрах к востоку, получившего название Фани-Маоре. Извержения, продолжавшиеся следующие три года, выкачали из-под Майотты так много магмы, что она опустилась примерно на 20 сантиметров.
Шовель и ее коллеги отобрали образцы вулканических пород с Фани-Маоре и с близлежащей Майотты, чтобы сравнить химический состав свежеизвергшейся лавы с более старыми вулканическими породами. Анализом занялась геохимик Клодин Израэль из Кембриджского университета, разработавшая методику сверхточного определения изотопного состава.
Выяснилось, что в лаве Фани-Маоре соотношение неодима-142 к неодиму-144 чуть выше, чем в лаве Майотты. Это различие, скорее всего, отражает существование обособленного участка древней мантии, который избежал перемешивания и до сих пор сравнительно богат бриджманитом, который, как считается, одним из первых закристаллизовался из первичного магматического океана.
Открытие дает основания предположить, что мантия Земли, возможно, никогда не перемешивалась так интенсивно, как о ней думают многие геологи, и, более того — восстановить историю застывания первичного магматического океана.
«Впервые мы экспериментально показали, как мантия кристаллизовалась из океана магмы и как эта кристаллизация с самого начала создала химическую неоднородность», — подчеркивает Израэль.
Словно достали образец из ядра
«Чтобы довести такую методику до рабочего состояния, требуется колоссальный труд, и, судя по всему, у них это получилось», — оценил Бернар Бурдон, директор по исследованиям Лионской геологической лаборатории.
По его мнению, исследование дает беспрецедентный взгляд на период истории Земли, от которого почти не сохранилось прямых свидетельств. «Это почти как найти образец земного ядра, который каким-то образом пробился на поверхность», — добавил геохимик.
