Вода, просачивающаяся в ядро Земли, могла породить слой, из которого образуются кристаллы
Ученые, возможно, наконец-то нашли причину возникновения загадочного кристаллообразующего слоя, окружающего ядро Земли, — «протекающей воды», которая стекает с поверхности Земли и вступает в реакцию с металлическим сердцем нашей планеты. В 1990-х годах геологи обнаружили тонкий слой, окружающий внешнее ядро Земли — бурлящий океан жидкого металла, окружающий твердое внутреннее ядро.
Слой, получивший название слоя E-prime или слоя E’, имеет толщину более 60 миль (100 километров) — относительно тонкий по сравнению с другими частями недр Земли — и находится на глубине около 1800 миль (2900 км) под поверхностью Земли. Ранее ученые предполагали, что слой E’ остался после древней богатой железом магмы.
Другие теории утверждали, что он вытек из внутреннего ядра или образовался во время столкновения Земли с протопланетой, которая породила Луну и оставила куски зарождающегося мира внутри Земли. Но ни одна из этих идей не получила широкого признания.
В новом исследовании, опубликованном 13 ноября в журнале Nature Geoscience, исследователи обнаружили, что слой E’, вероятно, был создан водой, которая просачивается с поверхности Земли в результате субдукции или опускания тектонических плит, а затем реагирует с металлической поверхностью внешнего ядра.
Если новое открытие верно, это означает, что слой E’ произвел большое количество кристаллов кремнезема в качестве побочного продукта этой реакции, которые попали в мантию — массивный слой магмы, который находится между внешним ядром и внешней корой Земли.
В ходе исследования ученые провели серию лабораторных экспериментов, чтобы воспроизвести, как вода может реагировать с внешним ядром под сильным давлением. Это показало, что водород из воды заменяет кремнезем в жидком металле, что вытесняет кремнезем из металла в виде кристаллов.
Таким образом, слой E’, вероятно, представляет собой богатый водородом и обедненный кремнеземом слой внешнего ядра, что противоречит предыдущим предположениям о его составе.
Исследователи полагают, что слою E’, вероятно, потребовалось более 1 миллиарда лет, чтобы достичь своей нынешней толщины, а это означает, что он может быть старше внутреннего ядра, которое затвердело около 1 миллиарда лет назад.
Новое открытие является еще одним признаком того, что наше нынешнее понимание того, как внешнее ядро и мантия взаимодействуют друг с другом, может быть неполным.
В сентябре 2022 года та же исследовательская группа обнаружила, что вытекающая вода может вступать в реакцию с большими резервуарами углерода во внешнем ядре, создавая гигантские алмазные фабрики вблизи границы ядра и мантии.
«В течение многих лет считалось, что материальный обмен между ядром и мантией Земли невелик», — заявил в своем заявлении соавтор исследования Дэн Шим, геолог из Университета штата Аризона. Но эти открытия «указывают на гораздо более динамичное взаимодействие ядра и мантии, предполагающее существенный материальный обмен».
