Авторы PNAS по изотопам углерода в магме Килауэа связали углерод ядра Земли с внешней Солнечной системой
Анализ 48 включений магмы в оливине показал повышенную долю углерода-13 в образцах Килауэа. Авторы считают, что углерод пришёл на Землю в несколько этапов.
Исследователи, опубликовавшие работу в Proceedings of the National Academy of Sciences, проанализировали 48 мелких включений застывшей магмы в оливине из вулканических пород вулкана Килауэа и острова Оаху на Гавайях, сообщает «Наука.ua». nauka.ua
Наука.uanauka.uaОткрыть источник ↗ По данным авторов, углерод в веществе, происходящем из ядра Земли, мог попасть на планету из внешних областей Солнечной системы при её формировании. Основанием служит необычно высокое содержание изотопа углерода-13.
Что показали изотопы углерода
Ядро напрямую изучить нельзя, поэтому исследователи искали его следы в веществе, которое поднимается вместе с вулканической магмой. Источник магмы гавайских вулканов может находиться вблизи границы мантии и ядра. Авторы сравнили соотношение углерода-12 и углерода-13. Образцы Килауэа содержат необычно много тяжёлого изотопа, а в породах Оаху его доля заметно ниже и соответствует значениям, характерным для мантии Земли.
Различие связывают с происхождением магмы. Килауэа, вероятно, получает вещество из центральной части мантийного плюма, то есть восходящего потока горячей породы, источник которого может быть у границы ядра и мантии. Образцы Оаху, вероятно, отражают периферию плюма, где преобладает окружающая мантия.
Метеориты и сценарий формирования
Результаты сравнили с составом метеоритов, прежде всего углистых хондритов, родительские тела которых образовались в удалённых областях ранней Солнечной системы. Изотопный состав углерода в некоторых из них согласуется с тем, который авторы предполагают для ядра. Близкий состав имеют образцы астероидов Рюгу и Бенну. nauka.ua
Наука.uanauka.uaОткрыть источник ↗
На этой основе предложен сценарий. Сначала молодая Земля накапливала в основном вещество внутренних областей Солнечной системы, бедное углеродом, поскольку значительная часть летучих веществ была потеряна из-за сильного нагрева. Позже планета получила дополнительную порцию вещества, богатого углеродом, из дальних областей, и часть этого углерода могла оказаться в ядре и сохраниться там. При столкновении, приведшем к образованию Луны, и при последующем поступлении вещества в мантию попал дополнительный углерод с другим соотношением изотопов.
Авторы также допускают, что ядро менее изолировано от остальной планеты, чем считалось. Часть углерода может постепенно переходить из ядра в мантию и достигать поверхности вместе с магмой, что способно влиять на долговременный цикл углерода, в том числе на количество углекислого газа при крупных извержениях. Это пока гипотеза, требующая дальнейшей проверки.
