Звуковые волны раскрыли самую глубокую тайну Земли
В новом исследовании, которое возглавил доктор Мотохико Мураками из университета Японии Тохоку, было обнаружено, что 93 процента нижней мантии Земли составляет минерал силикат-перовскиита.
Результаты исследования, опубликованные в журнале Nature, отвечают на вопрос, который не позволял ученым создать «правильную» модель состава Земли в течение многих лет.
За основу при создании этих моделей ученые брали состав хондритовых метеоритов, которые, как полагают, сформировались в том же регионе, что и Земля, более четырех миллиардов лет назад.
Однако доступные для изучения образцы верхней мантии, которые приблизились к поверхности главным образом посредством тектонической или вулканической активности, показывают, что в составе Земли кремния значительно меньше, чем в хондритовых метеоритах.
Исследование образцов верхней мантии показывало, что в составе Земли значительно меньше кремния, чем в составе хондритовых метеоритов (фото abc.net.au)
Использование звуковых волн
Чтобы попытаться решить проблему, Мураками и его коллеги выполнили ряд лабораторных экспериментов, в ходе которых они воссоздавали среду нижней мантии.
Они пропускали звуковые волны через различные минералы в условиях плотностей, давлений и температур, потенциально соответствующих условиям, которые обнаруживаются на расстоянии 660 километров ниже поверхности.
После сравнения результатов с сейсмическими данными, ученые пришли к заключению, что нижняя мантия значительно более обогащена кремнием, чем верхняя мантия.
Мураками и его коллеги говорят, что их новые данные совместимы с хондритовой моделью Земли.
Их результаты также указывают на то, что между нижней и верхней мантией движение пассивно и замедленно. Исследователи предполагают, что это, возможно, было вызвано фракционной кристаллизацией океана магмы, распространяющейся в нижнюю мантию в ранней истории Земли.
Мураками и его коллеги пришли к заключению, что эта исконная химическая стратификация, возможно, сохранилась практически неизменной до настоящего момента.
Новый взгляд
Один из соавторов статьи, описывающей исследование в Nature, профессор Иен Джексон из Австралийского национального университета, говорит, что работа Мураками и его коллег дает начало новому представлению вопроса.
Но он предупреждает, что на этом история вряд ли будет закончена.
«Неизбежно в такого рода новаторской работе есть еще несколько технических вопросов, которые должны быть решены, - говорит Джексон. – Эксперименты, которые проводили исследователи из университета Тохоку, проводились в условиях чрезвычайных давлений - больше чем в миллион атмосфер – и, таким образом, проблема калибровки давления становится ключевым фактором».
«Теперь необходимо продолжить исследование, чтобы повысить точность экспериментов. Необходимо максимально приблизить давления и температуры к реальным условиям в нижней мантии, вместо того чтобы просто взять экстремальные показатели. А для этого нужно найти способ получить точные данные с нижней мантии, - говорит Джексон. – Один из следующих этапов исследования также будет вовлекать новое компьютерное моделирование свойств минералов. Это - надежный способ оценить поведение скалистых пород в чрезвычайных условиях».
Джексон говорит, что все еще существует возможность того, что вся хондритовая модель Земли окажется неправильной.
Некоторые ученые полагают, что в период движения планет, известный как планетарное перемещение, во время раннего формирования Солнечной системы, могло иметь место смещение распределения и смешение астероидов и метеоров.
Комментарии читателей
Новая теория, новое финансирование.
"существует возможность того, что вся хондритовая модель Земли окажется неправильной."
Это действительно будет трагедией, пара десятков учёных мужей по всему миру будут вынуждены снова писать диссертации.