Загадочные капли в мантии Земли могут быть связаны с древним золотом и платиной, прибывшими из космоса


Фото из открытых источников
Ученые, возможно, наконец-то поняли, почему драгоценные металлы Земли появляются близко к поверхности, несмотря на то, что они настолько плотные, что должны были погрузиться в ядро. Оказывается, они застряли в липкой, полурасплавленной породе после того, как гигантские космические камни врезались в Землю. 
 
Обилие драгоценных металлов вблизи поверхности долгое время озадачивало исследователей. С химической точки зрения, все эти металлы появляются на Земле в слишком больших количествах, что заставляет исследователей полагать, что они, вероятно, оказались здесь во время столкновений с гигантскими космическими камнями вскоре после образования Земли. Несмотря на это, они должны были погрузиться в ядро Земли после аварийной «посадки».
 
Теперь в новом исследовании у исследователей есть решение этой загадки: несмотря на свою плотность, эти металлы могут просачиваться сквозь мантию и задерживаться в затвердевающей породе, удерживая их достаточно близко, чтобы они могли в конечном итоге вернуться на поверхность Земли. Они могут даже быть причиной загадочных сгустков, называемых зонами низкоскоростного сдвига, которые находятся очень глубоко в мантии. 
 
«В результате этих воздействий мы можем создавать эти крупномасштабные области, которые немного плотнее окружающего материала», — рассказала соавтор исследования Симона Марчи из Юго-западного исследовательского института в Боулдере (штат Колорадо, США).
 
Золото, платина, палладий, другие металлы платиновой группы и переходный металл рений — все это то, что ученые называют «высокосидерофильными элементами». Это означает, что они легко связываются с железом. Если, как полагают учёные, эти металлы были доставлены на Землю через астероиды и планетоиды в хаосе молодой Солнечной системы, они должны были прорваться сквозь земную кору и проникнуть в мантию, а затем погрузиться в воду, как галька, ударившаяся о пруд, пока не достигли железа.
 
Этого не произошло. Чтобы выяснить, почему, Марчи и его соавтор, геофизик Джун Коренага из Йельского университета, смоделировали эти древние воздействия на раннюю Землю. Сначала они обнаружили, что заставить эти металлы держаться подальше от ядра оказалось даже труднее, чем они ожидали. 
 
«Раньше люди замалчивали эту идею, думая, что должен быть какой-то выход», — говорит Марчи. «Люди на самом деле не осознавали, что проблема настолько серьезна». 
 
Однако их моделирование также выявило решение этой проблемы. Когда огромный космический камень — возможно, размером с Луну — столкнулся с ранней Землей, столкновение уничтожило бы ударник и создало бы океан расплавленной магмы, проникающий глубоко в мантию. 
 
Однако под этим океаном магмы будет находиться пограничная область полурасплавленной, полутвердой породы. Металлы из ударника постепенно просачивались в эту полурасплавленную область, распространяя их вокруг. Вместо очень плотного чистого металла, который опускался бы прямо к ядру, эта область пропитанной металлами мантии была бы лишь немного плотнее, чем ее окружение. По мере того, как он медленно погружался в области более высокого давления, он затвердевал, захватывая небольшие фрагменты металла, прежде чем они могли достичь ядра. Марчи и Коренага описали свои выводы в статье, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences. 
 
Оттуда миллиарды лет взбалтывания и конвекции в мантии выносят захваченные металлы в земную кору, в пределах досягаемости для горнодобывающих предприятий. Вуаля — материалы, необходимые для украшений и электроники, теперь удобно расположены.
 
Возможно, эти богатые металлами капли мантии до сих пор видны на изображениях мантии, которые ученые реконструируют по волнам землетрясений. Крупные низкоскоростные провинции сдвига, или LLSVP, — это области мантии, где поперечные волны от землетрясений движутся странно медленно. По словам Марчи, очевидно, что в мантийных породах этих регионов есть некоторая разница, но ученые не уверены, в чем именно. 
 
Одна из возможностей заключается в том, что разница заключается в плотности и что LLSVP являются остатками древних ударов, которые принесли на Землю золото, платину и другие металлы. 
 
По словам Марчи, следующим шагом может стать моделирование подобных воздействий на молодой Марс или Венеру. «Эти планеты очень отличаются от Земли. Поэтому может быть интересно и важно посмотреть, как этот процесс будет работать на других планетах земной группы», - резюмирует Марчи.