Древние кристаллы несут в себе информацию о фазе океана магмы на Земле

У нашей Земли была довольно горячая юность – некоторые ученые предполагают, что какое-то время поверхность планеты была одним большим океаном магмы. Теперь команда исследователей из Кембриджа нашла неуловимые свидетельства того времени, извлеченные из древнего кристаллического захоронения на границе мантии и ядра.

Примерно 4,5 миллиарда лет назад Солнечная система была гораздо более изменчивым местом, чем сегодня. Протопланеты регулярно сталкивались друг с другом, росли, сливались и выбрасывали обломки, которые становились их спутниками. Так родилась наша собственная Луна, когда Земле было всего 50 миллионов лет.

Считается, что эти регулярные катаклизмы расплавили скалистую поверхность планеты, создав мировой океан пузырящейся магмы глубиной в несколько сотен километров. Со временем, когда все успокоилось, эта магма остыла и кристаллизовалась в породу, запирая структуру и химию Земли и даже внося свой вклад в ее раннюю атмосферу.

К сожалению, трудно изучать этот период в прошлом Земли, поскольку тектоническая активность имеет тенденцию перерабатывать более старые породы, выталкивая их в мантию и плавя их.

Но свидетельства того периода могут сохраниться. В новом исследовании ученые из Кембриджского университета обнаружили химические отпечатки этого древнего магматического океана в горных породах Гренландии, возраст которых составляет около 3,7 миллиарда лет.

Находка была сделана в гренландском надкристальном поясе Исуа, регионе, который, как известно, является домом для некоторых из самых старых обнаженных пород на Земле и, возможно, является самым ранним свидетельством микробной жизни.

Команда ученых провела химический анализ этих пород и обнаружила некоторые изотопы железа с аномалиями вольфрама, что указывает на то, что они были остатками кристаллов, образовавшихся при охлаждении древнего магматического океана. Но они не просто находились на поверхности в течение 3,7 миллиарда лет – они путешествовали почти до центра Земли и обратно.

Считается, что со временем эти кристаллы опустились более чем на 700 км ниже поверхности, к границе между мантией и ядром. Там они находились миллиарды лет, в том, чтоученые описывают как “древнее кристаллическое кладбище».

Позже они проделали обратный путь через ряд стадий плавления и перекристаллизации, сначала мигрируя в верхнюю мантию. Там они смешались с породами из других глубин, создав слоистую структуру “мраморного пирога”. Затем эта смесь снова расплавлялась и всплывала на поверхность. Все это путешествие было бы похоже на процесс “дистилляции”, говорит команда ученых, но породы все еще сохранили химические сигнатуры фазы магматического океана в истории Земли.

“Существует мало возможностей получить геологические ограничения на события в первый миллиард лет истории Земли”, — говорит Хелен Уильямс, ведущий автор исследования. – Удивительно, что мы вообще можем держать эти камни в руках, не говоря уже о том, чтобы узнать так много подробностей о ранней истории нашей планеты.”

Команда планирует исследовать другие области древних скальных отложений, такие как Гавайи, чтобы определить, происходили ли эти процессы по всему миру или это была более редкая аномалия.

Исследование было опубликовано в журнале Science Advances.