Обнаружена утечка из ядра Земли

Геохимики совершили открытие, ставящее под сомнение классическое представление о структуре Земли, согласно которому процессы в плотном металлическом ядре остаются изолированными.

Анализ пород с Гавайских вулканических островов выявил, возможно, самые убедительные на сегодня доказательства, что материал действительно просачивается из ядра и поднимается к поверхности вместе с потоками горячей магмы.

Предыдущие исследования, изучавшие соотношение определенных изотопов, давали основания предполагать возможное присутствие вещества из ядра в некоторых вулканических породах. Например, образцы с Баффиновой Земли в Канаде показали аномально высокое содержание гелия-3 по сравнению с более распространенным гелием-4, а также аномалии в соотношении изотопов вольфрама и водорода. Эти признаки могут указывать на границу между ядром и мантией на глубине около 2900 км как место происхождение этих материалов.

Однако эти данные были «неоднозначными», объясняет геохимик-изотопист Маттиас Вильбольд из Геттингенского университета в Германии: «Гелий и водород — не специфические элементы ядра. Они могут присутствовать и в мантии».

Поэтому в новом исследовании, результаты которого опубликованы в журнале Nature, ученые сосредоточились на рутении — редком металле, похожем на платину, который, как известно, концентрируется в ядре. Они измерили соотношение изотопов рутения с атомными массами 100, 101 и 102 в образцах пород с Гавайских островов. По словам Вильбольда, это идеальное место для поиска материалов, которые могли образоваться в самых глубоких недрах, поскольку Гавайские острова сформировались над «горячей точкой», где магма, предположительно поднимающаяся из глубин мантии, прорывается через земную кору.

Геохимик Нильс Месслинг, из Геттингенского университета усовершенствовал методику выделения следовых количеств рутения из проб перед их анализом на масс-спектрометре.

Оказалось, эти изотопные сигнатуры рутения существенно отличаются от тех, что встречаются в других участках земной коры.

По мнению Вильбольда, эти результаты соответствуют геологической истории Земли. Ядро планеты сформировалось более четырех миллиардов лет назад, тогда как мантия и кора содержат значительное количество материала, попавшего на Землю позже в результате метеоритной бомбардировки. Это означает, что разные слои планеты имеют различные изотопные составы, что проявляется в различиях между ядром, мантией и корой.

По словам геохимика, результаты также подтверждают, что магматический плюм, поднимающий материал к поверхности, «должен начинаться на границе ядра и мантии».

Доказательства убедительны, согласен Хортон, хотя пока рано полностью исключать альтернативные объяснения. Дополнительные подтверждения могут быть получены при изучении образцов из других вулканических горячих точек.