Ученые впервые обнаружили длинный участок горных пород, зародившихся в мантии Земли — слое под земной корой и самом большом компоненте планеты, сообщает команда учёных Школы наук о Земле и окружающей среде Кардиффского университета.
Полученные породы помогут раскрыть роль мантии в зарождении жизни на Земле, вулканическую активность, возникающую при ее плавлении, и то, как она управляет глобальными циклами важных элементов, таких как углерод и водород.
Почти непрерывная мантийная порода длиной 1 268 метров была извлечена из «тектонического окна» — участка морского дна, где породы мантии обнажаются вдоль Срединно-Атлантического хребта, — во время экспедиции океанского бурового судна JOIDES Resolution весной 2023 года.
Попытки извлечь керн, предпринимавшиеся еще в начале 1960-х годов, стали рекордным достижением в рамках Международной программы открытия океана — консорциума морских исследователей из более чем 20 стран, который извлекает со дна океана цилиндрические образцы осадочных пород и камней для изучения истории Земли.
С тех пор команда экспедиции составила список найденных мантийных пород, чтобы понять их состав, структуру и происхождение. Результаты исследования, представленные в журнале Science, свидетельствуют о более обширной истории плавления в найденных породах, чем предполагалось.
Ведущий автор работы профессор Йохан Лиссенберг из Школы наук о Земле и окружающей среде Кардиффского университета сказал: «Когда мы извлекли породы в прошлом году, это стало крупным достижением в истории наук о Земле, но еще большее значение имеет то, что ядра мантийных пород могут рассказать нам о составе и эволюции нашей планеты. Мы начинаем изучать состав мантии, документируя минералогию найденных пород, а также их химический состав».
«Результаты отличаются от того, что мы ожидали. В породах гораздо меньше минерала пироксена, и в них очень высокая концентрация магния, что является результатом гораздо большего плавления, чем мы могли бы предсказать». Плавление происходило по мере того, как мантия поднималась из глубинных слоев Земли к поверхности.
Результаты дальнейшего анализа этого процесса могут иметь большое значение для понимания того, как формируется магма и как она приводит к вулканизму, утверждают исследователи.
«Мы также обнаружили каналы, по которым расплав перемещался через мантию, и таким образом мы можем проследить судьбу магмы после того, как она сформировалась и двигалась вверх к поверхности Земли. Это очень важно, поскольку позволяет понять, как мантия плавится и питает вулканы, особенно те, которые находятся на дне океана и на которые приходится большая часть вулканизма на Земле. Доступ к этим породам позволит установить связь между вулканами и конечным источником их магмы», — пояснили исследователи.
Работа также дает представление о том, как оливин, богатый минерал в мантийных породах, взаимодействует с морской водой. Это приводит к серии химических реакций, в результате которых образуется водород и другие молекулы, способные служить топливом для жизни. Ученые считают, что это могло быть одним из основополагающих процессов зарождения жизни на Земле.
Доктор Сьюзан Кью Лэнг, одна из главных ученых экспедиции, сказала: «Породы, существовавшие на ранней Земле, имеют большее сходство с теми, которые мы извлекли во время экспедиции, чем с более распространенными породами, из которых сегодня состоят наши континенты. Их анализ позволяет получить представление о химической и физической среде, которая могла присутствовать на ранних этапах истории Земли и обеспечивать постоянный источник топлива и благоприятные условия в течение геологически длительных периодов времени для возникновения самых ранних форм жизни».
[Фото: Professor Johan Lissenberg]
