Коматииты на Меркурии

Температура большинства современных вулканических базальтовых лав (извергаемых, например, на Гавайях) обычно составляет 1100–1200 °C. Температура расплава, сформировавшего горную породу, которая называется «коматиит», превышает 1600 °C.

Коматиит - древняя ультраосновная вулканическая горная порода, названная в честь реки Комати в Южной Африке, где она была впервые описана в 1969 году французскими геологами братьями Морисом и Робертом Вильонами. Позднее коматииты были обнаружены в Австралии, Канаде, России, Финляндии и других странах. Большинство найденных коматиитов сформировались в архейскую эру, примерно от 4 до 2,5 миллиардов лет назад. В то время недра Земли были более горячими из-за обилия радиоактивных элементов и остаточного тепла от аккреции планеты. В таких условиях мантия плавилась при более высоких температурах, порождая эти уникальные лавы. В меньшем количестве найдены протерозойские коматииты. Самые молодые были сформированы в меловом периоде около 100 млн лет назад (остров Горгона в Колумбии).

Коматиит со структурой «спинифекса». Южная Африка, Барбертонский зеленокаменный пояс. «Спинифекс» образован скелетными кристаллами оливина (Mg, Fe)2[SiO4] при резком охлаждении. Возраст образца 3,5 млрд лет. Коллекция Московского планетария.

Сегодня найти «живой» коматиит невозможно — Земля остыла. Однако мы можем изучать их древние следы. Основные месторождения этих пород сосредоточены в зеленокаменных поясах — фрагментах древней океанической коры и континентальных платформ. Один из них -Барбертонский зеленокаменный пояс находится в Южной Африке и состоит из серии основных и ультраосновных застывших вулканических лав, образовавшихся в период между 3,5 и 3,2 млрд лет назад.

Главная особенность коматиитов — их текстура. При остывании на поверхности они часто образуют так называемую «спинифекс-структуру» (от названия австралийской ящерицы), напоминающую пучки длинных игл. Это результат кристаллизации высокотемпературных минералов (оливина и пироксена) в остывающем потоке.

Долгое время поверхность Меркурия оставалась загадкой из-за близости к Солнцу. Многие годы главным источником геологической информации о Меркурии были снимки поверхности, сделанные космическим аппаратом «Mariner10» (NASA) во время облетов планеты в 1974-75 годах. Но эти снимки покрывали менее половины поверхности планеты. Кроме этого, отсутствовали данные о химическом составе, строении Меркурия и многом другом. Для заполнения этих пробелов в 2004 году была организована миссия «MESSENGER» (NASA). В период с 2008 по 2015 годы этот космический аппарат собрал огромный массив данных, охвативших почти всю планету.

Поверхность Меркурия. Снимок АМС «MESSENGER» (NASA), 2008 г. Фото: взято из en.wikipedia.org

Оказалось, что поверхность Меркурия имеет поразительное сходство с земными коматиитами. Спектральный анализ и изучение химического состава показали, что значительная часть поверхности планеты сложена породами с очень высоким содержанием магния и низким содержанием оксида титана и алюминия. Это именно те характеристики, которые свойственны коматиитам.

Оказалось, что поверхность Меркурия имеет поразительное сходство с земными коматиитами. Спектральный анализ и изучение химического состава показали, что значительная часть поверхности планеты сложена породами с очень высоким содержанием магния и низким содержанием оксида титана и алюминия. Это именно те характеристики, которые свойственны коматиитам.

Коматиит со структурой «спинифекса». Костомукша, Карелия. Возраст образца 2,8 млрд лет. Коллекция Московского планетария.

Ученые пришли к выводу, что в ранний период своей истории Меркурий пережил глобальный вулканический этап. Его поверхность была залита колоссальными объемами ультраосновной лавы — по сути, целым океаном коматиитовых расплавов. Эта лава вытекала из трещин в коре, растекалась по низменностям и застывала, формируя ту самую древнюю кору, которую мы видим сегодня.

Таким образом, Меркурий можно рассматривать как «музей» ранней Солнечной системы. В то время как на Земле активные геологические процессы (тектоника плит, эрозия) в значительной степени уничтожили или переработали эти древние породы, на Меркурии они сохранились практически в первозданном виде.