Профессор Йоркского университета (США) Шарль-Эдуард Букаре и его коллеги из Парижа опубликовали в журнале Nature исследование, которое меняет наши представления о том, как формировалась Земля в первые 100 миллионов лет своей истории.
Используя новый подход, сочетающий гидродинамику (науку о движении жидкостей) и химию, ученые показали, что структура нижней мантии Земли — каменистой оболочки вокруг железного ядра — начала формироваться 4 миллиарда лет назад, вскоре после рождения планеты.
Мантия — это толстый слой горячих пород между земной корой и ядром. Нижняя мантия, расположенная ближе к ядру, влияет на охлаждение ядра, где рождается магнитное поле Земли, защищающее нас от солнечной радиации. Понимание ее структуры помогает узнать, как планета эволюционировала.
Букаре сравнивает молодые планеты с детьми:
«У них много энергии, и они делают сумасшедшие вещи. В отличие от взрослых, чья активность снижается, юные планеты бурлят и меняются»
Чтобы изучить этот период, ученый создал модель, основанную на многофазном потоке — методе, который описывает, как расплавленная магма затвердевает в огромных масштабах. Представьте, как застывает лава после извержения вулкана, только в масштабах целой планеты.
Модель показала: когда мантия Земли переходила из расплавленного состояния в твердое, большинство кристаллов формировалось при низком давлении, а не на глубине, как считалось раньше. Это меняет химический состав мантии и ставит под сомнение старые теории о том, как затвердевают каменистые планеты.
«До сих пор мы думали, что химия нижней мантии связана с реакциями при высоком давлении. Теперь ясно, что процессы при низком давлении тоже играют роль», — объясняет Букаре.
Также исследование утверждает, что в первые сотни миллионов лет плотная, богатая железом магма (похожая на расплавленный металл) оседала к ядру, образуя базальный магматический океан. Это как если бы густой и тяжелый сироп опустился на дно стакана с водой. Именно этот процесс, по мнению ученых, определил современную структуру нижней мантии.
Причину движения континентов нашли в слое Голицына между мантиями Земли