Традиционно наука представляет раннюю Землю как систему, в которой поверхность и внутренние составляющие функционировали параллельно, но древнейшие вулканические породы, судя по всему, говорят об обратном.
Речь идет о коматиитах — необычных лавах, температура извержения которых превышала 1600 °C. Современные вулканы не могут производить настолько горячий расплав, а большинство таких пород сформировалось в архее, периоде между 4 и 2,5 миллиардами лет назад, когда температура внутри Земли была более высокой.
Исследовательская группа под руководством Чжэн-Ю Луна из Парижского института физики Земли (IPGP) изучила 50 образцов коматиитов, собранных в десяти регионах мира. Среди исследованных пород самые древние происходили из южноафриканской формации возрастом около 3,6 миллиарда лет, тогда как самые молодые образцы связаны с извержениями, случившимися примерно 89 миллионов лет назад, сообщается в журнале Nature Communications.
Анализ показал, что три исследованных района резко выделяются на общем фоне. В их коматиитах содержание тяжёлого калия оказалось значительно выше, чем в типичных мантийных породах. Более того, его концентрация превысила показатели даже морской воды, которая сама по себе характеризуется повышенным содержанием тяжёлых изотопов.
Подобный результат оказался неожиданным для ученых. Ожидалось, что глубинная мантия, служившая источником этих лав, будет на уровне средних значений содержания калия, но все оказалось иначе.
Полученные данные хорошо согласуются с процессом субдукции. При погружении океанической коры в мантию поверхностный материал переносится на значительную глубину и по мере нагрева опускающейся плиты высвобождаются горячие флюиды, которые обогащаются тяжелым калием и переносят его в окружающую мантию.
Именно такое проникновение жидкостей может объяснить повышенное содержание тяжелого калия в коматиитах. Даже небольшое количество подобного материала заметно меняет изотопный баланс, практически не затрагивая остальные характеристики породы.
Пока исследователи не могут точно определить, находился ли тяжелый калий на таких глубинах изначально или же присоединился к магме уже во время подъема. Однако похожий изотопный сигнал недавно помог выявить следы поверхностной воды под современной Азией при изучении более молодых пород, пишет Planet Today.
