Земля действительно уникальна среди планет нашей Солнечной системы. У этого есть обширные водные океаны и богатая жизнь. Однако самобытность Земли выходит за рамки ее биоразнообразия и океанов — это единственная планета в нашей Солнечной системе, которая испытывает явление тектоники плит, процесс, присущий формированию ее геологической структуры, климата и, возможно, развитию самой жизни.
 |
| Много воды, жизнь и уникальная тектоника плит Земли сформировали ее историю, однако новое исследование предполагает, что тектоника плит может быть недавним явлением, когда мантия ранее расслоилась, возможно, скрывая нетронутый первобытный материал. (Фото: scitechdaily.com) |
Термин «тектоника плит» означает динамическое движение и сложное взаимодействие тектонических плит в земной коре. Эти тектонические плиты приводятся в движение кропотливо медленным, но постоянным потоком мантии Земли, называемым конвекцией. Этот процесс переносит тепло от внутреннего ядра к поверхности нашей планеты.
Исследователи считают, что конвекция в мантии, начавшаяся вскоре после образования Земли 4,5 миллиарда лет назад, происходит в масштабах всей мантии. Итак, когда плиты сталкиваются на поверхности Земли, одна из них уступает место, погружается в горячую мантию и оказывается на своего рода кладбище плит на металлическом ядре Земли.
Однако новое исследование Копенгагенского университета, опубликованное в журнале Nature, предполагает, что этот стиль тектоники плит может быть более поздней особенностью геологической истории Земли.
«Наши новые результаты показывают, что на протяжении большей части истории Земли конвекция в мантии была разделена на два отдельных слоя, а именно верхнюю и нижнюю области мантии, которые были изолированы друг от друга», — говорит Чжэнбин Дэн, бывший доцент Копенгагенского университета и первый автор нового исследования.
Переход между верхней и нижней мантией происходит примерно на 660 км ниже поверхности Земли. На этой глубине некоторые минералы претерпевают фазовый переход. Дэн и его коллеги считают, что этот фазовый переход может быть причиной того, что верхняя и нижняя области мантии оставались в основном изолированными.
«Наши результаты показывают, что в прошлом переработка и смешивание субдуктивных плит с мантией ограничивалась верхней мантией, где существует сильная конвекция. Это сильно отличается от того, как мы думаем, что тектоника плит работает сегодня, когда погружающиеся плиты погружаются в нижнюю мантию», — говорит доцент Мартин Шиллер, который также стоит за новым исследованием.
Чтобы прийти к своим выводам, ученые разработали новый метод сверхточных измерений изотопного состава элемента титана в различных горных породах. Изотопы — это разновидности одного и того же элемента, имеющие немного разные массы. Изотопный состав титана изменяется при формировании земной коры. Это делает изотопы титана полезными для отслеживания того, как поверхностный материал, такой как кора, перерабатывается в мантии Земли в течение геологического времени. Используя эту новую технику, они определили состав мантийных пород, образовавшихся еще 3,8 миллиарда лет назад, вплоть до современных лав.
Первичный бульон, сохранившийся в недрах Земли?
Если рециркуляция и перемешивание тектонических плит были ограничены верхней мантией, как постулируется в новом исследовании, это означает, что нижняя мантия могла содержать ненарушенный первичный материал. Концепция первичной мантии относится к резервуару мантийного материала, который остался относительно неизменным и сохранился с ранних стадий формирования Земли, около 4,5 миллиардов лет назад.
Идея о том, что первобытный резервуар существует в недрах Земли, не нова и была предложена на основе изотопного состава инертных газов, захваченных лавами современных глубинных вулканов. Однако интерпретация этих данных неоднозначна, и некоторые предполагают, что этот изотопный сигнал исходит из ядра Земли, а не из глубин мантии. Поскольку титана нет в ядре Земли, он позволяет по-новому взглянуть на этот давний спор.
«Наши новые данные по изотопам титана позволяют нам надежно определить, какие современные глубинные вулканы являются образцами первичной мантии Земли. Это захватывающе, потому что дает временное окно в первоначальный состав нашей планеты, что, возможно, позволяет нам определить источник летучих веществ на Земле, которые были необходимы для развития жизни», — заключает профессор Мартин Биззарро, также стоявший за исследованием.
No comments:
Post a Comment