Новое исследование учёных из Геттингенского университета кардинально меняет представление о внутреннем устройстве Земли. Впервые в истории геохимии были найдены изотопные свидетельства того, что материалы из металлического ядра нашей планеты, включая драгоценные металлы, поднимаются через мантию к поверхности и выходят наружу в составе лавы. Ключ к этому открытию — следы редкого изотопа рутения, обнаруженного в вулканических породах Гавайев.
Рутений, как и золото, входит в группу сидерофильных элементов, склонных концентрироваться в металлическом ядре при его формировании. На ранних этапах эволюции Земли, когда происходило разделение на ядро и мантию, большая часть этих металлов оказалась запечатана на глубине около 3000 километров. Считалось, что с тех пор ядро остаётся практически изолированным от остальных оболочек планеты. Однако теперь это допущение подверглось сомнению.
Исследователи зафиксировали отклонения в изотопном составе рутения — в частности, увеличенное содержание 100Ru, изотопа, характерного для глубинных областей. Эти изменения настолько малы, что их невозможно было зафиксировать традиционными методами. Команда из Геттингена разработала новую сверхточную процедуру, способную регистрировать даже минимальные изотопные аномалии. Таким образом, рутений стал своеобразным маркером, указывающим на движение вещества от границы ядра и мантии.
Открытие подтверждает, что перегретая мантия несёт в себе «следы» ядра и может переносить не только тепло, но и тяжёлые металлы, включая золото, к земной поверхности. Формирующиеся при этом магматические потоки создают вулканические острова, такие как Гавайи, где, как выяснилось, лава содержит уникальные химические сигнатуры, свидетельствующие о глубинном происхождении.
Подъём материала из пограничного слоя между мантией и ядром требует колоссальной энергии и подтверждает гипотезу о том, что внутренняя динамика Земли гораздо более активна, чем считалось ранее. Объёмы таких восходящих потоков, по оценкам учёных, могут достигать сотен квадриллионов тонн — это глобальный процесс, способный оказывать влияние на поверхностную геохимию и даже на распределение редких элементов, жизненно важных для высокотехнологичных отраслей, таких как возобновляемая энергетика и электроника.
Кроме того, этот вывод может объяснить часть происхождения земных запасов золота, которые традиционно связывают с астероидными ударами в ранней истории планеты. Если хотя бы часть золота поступает из ядра, это открывает новое направление в исследовании происхождения минералов и геохимической эволюции Земли. Полученные данные заставляют по-новому взглянуть на вулканизм и геодинамику, подчеркивая, что вулканы являются не только геологическим феноменом, но и мостом между поверхностью и самыми глубокими недрами планеты.