Кажется, найден «потерянный» пласт мантии
Материал с высоким содержанием свинца не удаётся отыскать на
поверхности, потому что он практически никогда на поверхность не
выходит.
[more]
Общепринятая теория гласит: Земля возникла около 4,5 млрд лет назад из
околосолнечного газопылевого диска, где сначала образовались маленькие
частички, которые, сталкиваясь друг с другом, постепенно выросли, остыли
и превратились в планеты. Эту точку зрения поддерживают бесчисленные
расчёты, модели и геологические наблюдения. Но одна тайна всё же
остаётся: если Земля и впрямь возникла в результате столкновений малых
тел, её состав должен напоминать таковой у современных малых тел.
По какой-то неведомой причине в земной мантии очень мало свинца по
сравнению с его содержанием в метеоритах. Где-то должен быть «резервуар»
с низким отношением урана к свинцу, но отыскать его никак не удаётся.
Фантазия о сотворении Солнечной системы (иллюстрация NASA / JPL-Caltech).
Шаг к разгадке сделали сотрудники Массачусетского технологического
института (США), которые вроде бы нашли некий «потайной поток» материала
в земной мантии - в форме чрезвычайно плотных пород с высоким
содержанием свинца, которые кристаллизуются под островными дугами, то
есть рядами вулканов, поднимающихся на границах литосферных плит.
В результате столкновения двух тектонических платформ одна из них
заходит под другую, и материал коры погружается в мантию. В то же время
расплавленный материал мантии поднимается к коре и выбрасывается на
поверхность Земли через жерла вулканов. Согласно наблюдениям и расчётам
специалистов МТИ, до 70% этой поднимающейся магмы кристаллизуется в
упомянутые плотные породы с высоким содержанием свинца, которые уходят
обратно в мантию. С их учётом состав мантии напоминает состав
метеоритов.
Вы скажете: определить состав материала, который залегает на глубине
40-50 км и опускается обратно в мантию, невозможно. Действительно, он
вне досягаемости обычных методов отбора проб. Но есть одно
(единственное!) место на земле, где материал с такой глубины вышел на
поверхность, - это Кохистанская дуга на севере Пакистана, где 40 млн лет
назад столкнулись Индия и Азия. Когда в неё врезалась Индийская плита,
островная дуга расширилась и развернулась. В руках учёных оказался
уникальный срез перехода от мантии к коре.
С 2000 по 2007 г. ведущий автор исследования Оливер Ягуц
совершил несколько поездок в Пакистан и привёз несколько образцов пород
из коры дуги и мантии. Лабораторный анализ выявил среди них породы с
более высокой плотностью, чем у мантии. Они, по идее, должны были тонуть
и создавать тот самый потайной пласт.
Выяснилось также, что в более плотных породах больше свинца по сравнению
с ураном, причём отношение элементов совпадает с предсказанным для
«пропавшего» резервуара.
Несложные расчёты, основанные на законе сохранения массы и состава
местных пород, позволили определить, какое количество материала,
поднимающегося из мантии, должно падать обратно (масса Кохистанской дуги
минус затонувший материал должно равняться массе материала, вышедшего
из мантии). Вот так и были получены те 70%.
Эти результаты приложили к другим островным дугам - Андскому вулканическому поясу, Каскадным горам
и пр. Оказалось, что количество и состав материала, ушедшего обратно в
мантию в планетарном масштабе, соответствуют предположениям о «скрытом»
резервуаре.
Наша Земля и впрямь в определённом смысле создана из большого количества малых тел.
Результаты исследования опубликованы в журнале Earth and Planetary Science Letters.
Подготовлено по материалам MIT News
[url]http://earth-chronicles.ru/news/2013-07-17-47143[/url]