Как на самом деле родилась Земля? Как события 4 млрд лет назад создали мантию, которую мы видим сегодня?

Группа геофизиков под руководством профессора Шарля-Эдуара Букаре (Йоркский университет) представила модель, которая переворачивает представления о формировании земной мантии. Вопреки устоявшейся гипотезе, ключевые структуры нижней мантии сформировались не под давлением в глубине, а у поверхности молодой планеты. Это открытие напрямую связывает геохимию современных недр с процессами, происходившими в первые 100 миллионов лет существования Земли.

Теневой слой: как кристаллы «всплывали» в магме

Исследователи разработали модель, учитывающую физику и химию застывания первичного магматического океана в масштабах всей планеты. Традиционные модели описывали уже твердую мантию, но Букаре и его коллеги смоделировали её жидкое прошлое. Результат оказался неожиданным: значительная часть кристаллов, из которых впоследствии сложилась нижняя мантия, формировалась при относительно низком давлении — вблизи поверхности.

Это означает, что геохимический «отпечаток» глубинных слоев несет в себе следы процессов, идущих у поверхности. Химический состав нижней мантии, как выяснилось, лишь частично определяется колоссальным давлением. Значительный вклад внесло фракционирование расплавов в приповерхностных условиях.

Следствие: пересмотр «рецепта» каменистых планет

Новая модель объясняет неоднородность мантии, которую сейсмологи фиксируют до сих пор. Эти аномалии — не случайность, а прямое наследие древнего магматического океана. Понимание того, как застывала Земля, дает ключ к эволюции других каменистых тел — от Марса и Венеры до экзопланет. Зная начальные условия, можно точнее предсказывать их внутреннюю структуру и тектоническую активность.

Ученые уже несколько десятилетий спорят о происхождении так называемых «больших низкоскоростных провинций» (LLSVP) — гигантских регионов в нижней мантии. Ранее их считали результатом субдукции древних плит. Новая работа предлагает альтернативу: эти структуры могли сформироваться как «осадок» из тяжелых расплавов, опустившихся вглубь на финальной стадии кристаллизации магматического океана. Если это подтвердится, историю тектоники плит придется начинать не с архея, а с еще более раннего этапа — гадея.