Геохимики зафиксировали, возможно, самое убедительное на сегодняшний день доказательство того, что материал из ядра Земли действительно просачивается в мантию и поднимается к поверхности. Это ставит под сомнение классическое представление о строго изолированной структуре земных недр, в которой ядро якобы не обменивается веществом с верхними слоями планеты.
Новое исследование основано на анализе вулканических пород с Гавайев — региона, сформированного над так называемой «горячей точкой», где магма из глубин мантии пробивается сквозь земную кору. Именно такие участки ученые считают идеальными для поиска вещества, способного восходить от границы мантии и ядра.
Ранее в пользу возможной связи мантии и ядра говорили изотопные аномалии в породах, найденных, например, на Баффиновой Земле. Там фиксировались высокие концентрации гелия-3 и необычные соотношения изотопов водорода и вольфрама. Но эти элементы могли попадать в мантию и другими путями, поэтому данные оставались спорными.
На этот раз исследователи сосредоточились на рутении — редком элементе платиновой группы, который, как известно, преимущественно находится в ядре Земли. Благодаря усовершенствованной методике геохимика Нильса Месслинга из Геттингенского университета, ученым удалось выделить микроскопические количества рутения из образцов и проанализировать их с высокой точностью.
Результат оказался неожиданным: соотношения изотопов рутения (100, 101 и 102) в породах с Гавайев существенно отличаются от того, что наблюдается в земной коре или верхней мантии. Это может означать, что магма, принесшая их к поверхности, действительно восходит с глубин границы мантии и ядра — на глубине около 2900 км.
Геохимик Маттиас Вильбольд, соавтор работы, подчеркивает, что полученные сигнатуры рутения соответствуют теоретическим моделям формирования Земли. Ядро нашей планеты образовалось более четырех миллиардов лет назад, а мантия и кора в значительной степени пополнялись материалами из космоса в эпоху метеоритной бомбардировки. Это привело к различиям в изотопном составе между слоями планеты.
Результаты, по мнению ученых, указывают на то, что восходящие магматические плюмы, питающие вулканизм Гавайев, могут начинаться непосредственно у границы ядра и мантии. Это подтверждает давнюю гипотезу, которую до сих пор не удавалось доказать на практике.