Ученые раскрыли тайну центра Земли 26 ноября 2017, 06:56
Американские ученые, похоже, раскрыли тайну, давно волновавшую геологов. Авторы исследования объяснили, из какого минерала состоят зоны замедления сейсмических волн на границе ядра и мантии, и воспроизвели в лаборатории процесс его образования. Если эти выводы верны, то такие зоны оказываются гигантскими хранилищами кислорода, которые могут оказывать влияние на историю жизни на Земле. Об этом сообщают Вести.Ru.
На глубине 2900 километров под поверхностью Земли лежит граница ядра и мантии. Геологи обнаружили здесь области, в которых сейсмические волны движутся необычно медленно. Их так и назвали зонами ультранизких скоростей (по-английски ultralow velocity zones, отсюда аббревиатура UVZ). Но что они собой представляют? Какой таинственный материал так замедляет колебания земных недр?
Специалисты давно обсуждают этот вопрос. Предложено множество гипотез. Однако все они страдают одним недостатком: требуется объяснить, как нужное вещество вообще оказалось на такой глубине.
Команда исследователей во главе с Хо-Кваном Мао (Ho-Kwang Mao) из Института Карнеги нашла и подходящий минерал, и простой механизм его образования прямо на месте. Речь идет о пероксиде железа FeO2Hx.
По словам ученых, этот минерал является стабильным в условиях нижней мантии. Чтобы ответить на вопрос, откуда он взялся в центре Земли, ученые воссоздали в лаборатории маленький кусочек адских глубин. Алмазные тиски сжимали вещество, создавая давление в 860 тысяч атмосфер. Лазерный луч, проникая сквозь прозрачные алмазные пластины, нагревал реагенты до 1900 градусов Цельсия.
Оказалось, что в подобных условиях пероксид железа образуется из самых простых компонентов: железа и воды. Железа в ядре Земли сколько угодно - собственно, из этого металла оно в основном и состоит. А вода? Как утверждают авторы, ежегодно 300 миллионов тонн воды опускается в глубины мантии из-за движения тектонических плит. По их расчетам, десятой доли воды Мирового океана хватило бы, чтобы создать все наблюдаемые UVZ. Для сравнения: по некоторым оценкам, в недрах Земли, включая кору, мантию и ядро, воды в 90 раз больше, чем на поверхности.
Получается, что нужный минерал образуется на границе мантии и ядра из веществ, которых там хватает. Но действительно ли он отвечает за картину, которая наблюдается на сейсмограммах?
Исследователи проверили и это. Используя эксперименты и теоретические расчеты, они обнаружили, что нужные характеристики (скорость звука, плотность и так далее) имеет смесь, в которой 40-50 процентов составляет пероксид железа, а остальное приходится на обычные породы нижней мантии. Свойства такой смеси прекрасно согласуются с наблюдательными данными об UVZ. Похоже, секрет загадочных "зон замедления" все-таки раскрыт.
Теперь новое открытие поднимает другие волнующие вопросы. Залежи пероксида железа являются гигантским резервуаром кислорода. Ученые говорят, что время от времени кислород может высвобождаться и достигать поверхности Земли. Последствия таких событий и их возможную связь с изменениями климата, массовыми вымираниями и другими грандиозными событиями еще только предстоит изучить.