Хотите получать важные новости науки?
Подписаться
  • Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
26 марта
Татьяна Пичугина
1 425

Ученые доказали неизбежность глубинного магматического океана Земли

5.1

Когда наша планета только формировалась из первичного вещества Солнечной системы, ее недра начали интенсивно разогреваться и расслаиваться. Внутри образовалось металлическое ядро, а над ним — жидкая мантия, покрытая тонкой силикатной корой. До сих пор нет единого мнения, как затвердевал расплав — сверху вниз или наоборот. Новые расчеты показали, что это не важно: даже при самом неблагоприятном сценарии на последнем этапе остывания у границы ядра и мантии должен появиться магматический океан.

Земля
Внутреннее строение Земли / © Kay Lancaster, University of Liverpool

Считается практически доказанным, что в процессе формирования планеты земного типа прошли этап глобального магматического океана. О его существовании в первые 100 миллионов лет истории Земли свидетельствовали изотопные аномалии магматических пород и анализ включений благородных газов в вулканических породах.

Процесс застывания глобального мантийного океана отразился в геологической истории планеты. Об этом свидетельствуют ранние признаки расслоения силикатов, а также обширные провинции в нижней мантии с низкой скоростью сдвиговых волн и небольшие зоны сверхнизких скоростей.

Геохимические и сейсмические наблюдения показали, что последние остатки магматического океана должны были залегать глубоко в недрах, выше границы ядра и мантии. Однако этому противоречит классическая модель магматических океанов, при которой остывание шло снизу, а по мере кристаллизации расплава твердая фракция росла снизу вверх. По альтернативному сценарию, остывание началось в середине мантии, разделив океан. Верхняя часть кристаллизовалась быстрее из-за эффективного остывания с поверхности, а нижняя — медленнее, выталкивая остатки расплава к границе с ядром.

На образование твердой мантии влияли термодинамические свойства расплава, главным образом — то, где происходило выделение твердой фазы и где накапливались твердая и жидкая фазы. Так же важно, насколько эффективно разделялись обе фазы. Если твердые кристаллы отделились от расплава, то в застывшей мантии будут видны химические неоднородности. В противном случае она застынет как единое целое.

Поздним стадиям застывания магматического океана, когда доля твердых кристаллов значительна, уделяли меньше внимания. Восполнить пробел решили исследователи из Франции и Канады. Их статья об этом опубликована в журнале Nature.

Авторы применили новый геодинамический подход к вязкой среде в сочетании с кодом Бомбари. Эта программа для моделирования процессов в мантии Земли, особенно связанных с глубинными аномалиями сейсмических волн.

Численные симуляции затвердения мантии Земли из густой магмы: a-c — начальная стадия, d-f — ранняя стадия, g-i — последняя стадия. J–l — заключительная стадия / © Charles-Édouard Boukaré et al., Nature, 2025

Моделирование показало, что базальный магматический океан образовался у границы ядра и мантии в процессе накопления твердой, богатой FeO, фазы и жидкой. При этом кристаллы FeO легче переправлялись, а богатый FeO расплав, будучи плотнее, тонул. На последней стадии застывания удалось получить структуры, сходные с наблюдаемыми сейсмическими аномалиями в нижней мантии.

Ученые рассмотрели наихудшие условия для образования базального магматического океана. Даже в этом случае на последней стадии, когда магма превратилась в густую кашу из кристаллов и остаточного расплава, он неизбежно возникает. Похоже, это типичный сценарий для Земли и подобных ей планет. Теперь эволюция магматического океана представляется гораздо более сложной, и это нужно учитывать в последующих моделях.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Интересные мне новости складываю здесь - https://t.me/andromedanubula и здесь @tanpichugina Журналист большую часть жизни. Училась в "Химия и жизнь", работала для "Вокруг света", "Известия", "Вечерняя Москва", "ТрВ", "МК в Серпухове", РИА-Новости.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
Вчера, 14:58
Александр Березин

До сих пор ученые считали, что величайшую из женщин — фараонов Египта после смерти подвергли «культурной отмене»: ее статуи разбивали, имя вычеркивали из надписей, обелиски засыпали песком. Цзюнь И Вон из Университета Торонто (Канада) подверг сомнению это утверждение, но и в его гипотезе остаются вопросы.

2 часа назад
Игорь Байдов

За последние 30 лет размер трески, обитающей в Балтийском море, значительно уменьшился. Если раньше рыбаки вылавливали из воды особей размером с маленького ребенка, то теперь добытая рыба легко помещается в ладонях. Авторы нового исследования винят в этом человека, который заставил один из видов эволюционировать в «карликов».

Вчера, 09:47
Авдей Палиш

Снимки с фотоловушек давно стали культурным явлением. Особенно забавными выглядят медведи. Мы с удовольствием смотрим на зверей, попавших в объектив камер в национальных парках: тигр украл фотоловушку, муравьед проехал верхом на муравьеде и так далее. Но не все животные настолько обаятельные. Ученые из США решили развить эмпатию к гремучим змеям, которых многие боятся. Для этого специалисты запустили трансляцию из «мегалогова», где рептилии отдыхают и рожают потомство.

25 июня
ФизТех

Группа российских ученых из Института прикладной математики имени М. В. Келдыша РАН и МФТИ провела детальное численное исследование источников шума, генерируемых крылом прототипа сверхзвукового бизнес-джета в режиме посадки. Эта работа, сочетающая передовые методы вычислительной гидродинамики и аэроакустики, впервые позволила с высокой точностью локализовать и охарактеризовать основные зоны шумообразования вблизи полноразмерной геометрии крыла модели прототипа сверхзвукового пассажирского самолета в посадочной конфигурации.

25 июня
Елена Авдеева

Состояние паралича, в которое впадают разные виды животных, хорошо известно и задокументировано. Обычно оно считается защитной реакцией в случае опасности, но никаких доказательств этому до сих пор нет. Особенно загадочным остается поведение обитателей океана, притворяющихся мертвыми. Ученые проверили существующие объяснения этого эффекта и сделали неожиданные выводы.

25 июня
Evgenia Vavilova

Квантовые спиновые жидкости (КСЖ) обещают ученым развитие в областях квантовых вычислений и передачи энергии без потерь. В них магнитные моменты частиц теоретически не должны упорядочиваться даже при охлаждении до абсолютного нуля температур.

17 июня
Адель Романова

Радиотелескопы уловили очень короткий сигнал, и по его характеристикам стало ясно, что он не может быть естественного происхождения. Астрономы пришли к выводу, что источник находился в околоземном пространстве — там, где уже более полувека летает «мертвый» аппарат NASA.

25 июня
ФизТех

Группа российских ученых из Института прикладной математики имени М. В. Келдыша РАН и МФТИ провела детальное численное исследование источников шума, генерируемых крылом прототипа сверхзвукового бизнес-джета в режиме посадки. Эта работа, сочетающая передовые методы вычислительной гидродинамики и аэроакустики, впервые позволила с высокой точностью локализовать и охарактеризовать основные зоны шумообразования вблизи полноразмерной геометрии крыла модели прототипа сверхзвукового пассажирского самолета в посадочной конфигурации.

5 июня
Александр Березин

Вид антилоп, с ледникового периода привыкший к массовым миграциям, пытается вернуться в свой исторический ареал, когда-то достигавший Днепра. Однако их нетипичные для травоядных привычки вызывают сильнейшее отторжение у сельских жителей, предлагающих массово уничтожать их с воздуха. С экологической точки зрения возвращение этих животных весьма желательно, но как примирить их с фермерами — неясно.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий
Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Закрыть
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно