Представьте себе нашу планету в её младенчестве – не как привычный нам мир суши и океанов, а как гигантский, кипящий магматический океан. Эта фантастическая картина, где расплавленная мантия покрывала всю поверхность Земли, является доминирующей теорией о ранней эволюции нашей планеты. Интенсивные столкновения с небесными телами в этот период непрерывно насыщали внутренности Земли энергией, разжигая её изнутри.
Проблема Неизвестной Температуры
Ключевым моментом в моделировании этого магматического океана является точная оценка температуры плавления пород глубинной мантии. На протяжении долгого времени учёные полагались на определённый набор экспериментальных данных, но последние исследования показали, что эти данные могут быть неточными на 200-250 °C! Это существенное расхождение ставит под сомнение существующие модели и требует пересмотра наших представлений о том, как формировалась ранняя Земля.
Незаметный Герой: Кислород
Новое исследование, проведённое группой учёных во главе с доцентом Такаюки Исии из Университета Окаяма и доктором Яньхао Лином из Центра передовых исследований в области науки и техники высокого давления, выдвигает неожиданного героя этой истории – кислород. Оказывается, летучесть кислорода, то есть его способность испаряться из мантии, может оказывать колоссальное влияние на температуру плавления пород.
В ходе эволюции Земли, во время аккреции и формирования ядра, способность мантии к испарению кислорода, вероятно, менялась. Однако, как именно это изменение сказывалось на температуре плавления глубинных пород – оставалось загадкой.
Эксперименты под Давлением Мироздания
Чтобы разгадать эту тайну, учёные провели уникальные эксперименты по плавлению образцов пиролита (вещества, имитирующего мантийные породы) при давлениях, соответствующих глубинам от 470 до 720 км – сердцевине нашей планеты. Ключевым моментом было изменение летучести кислорода в этих экспериментах.
- Результат: Результаты были поразительны! Температура плавления пиролита снижалась с ростом летучести кислорода на 230-450 °C по сравнению с экспериментами при низкой летучести.
Это означает, что дно магматического океана могло быть на целых 60 км глубже при повышенной летучести кислорода. Такое сильное влияние кислорода на плавление мантии заставляет пересмотреть существующие модели тепловой эволюции ранней Земли и формирования её ядра.
Объяснение Противоречий и Новые Возможности
Эти открытия также могут объяснить парадокс: низкую летучесть кислорода, предсказанную для глубинной мантии после образования ядра, и высокую летучесть, наблюдаемую в древних магматических породах возрастом более 3 миллиардов лет. Возможно, именно изменение летучести кислорода во время ранней эволюции Земли создало этот неожиданный контраст.
“Наши выводы о зависимости температуры плавления от летучести кислорода не ограничиваются только историей нашей планеты,” – отмечает доктор Лин. – “Они могут стать ключом к пониманию формирования других скалистых планет, потенциально пригодных для жизни, например, Марса.”
Исследование открывает новые горизонты в изучении не только ранней Земли, но и возможности существования жизни за пределами нашего дома.
