• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
26 марта, 18:59
Татьяна Пичугина
1 443

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.
Журналист с опытом: обучалась в журнале «Химия и жизнь», работала в «Вокруг света», «Известия», «Вечерняя Москва», «ТрВ», «МК в Серпухове» и РИА Новости. За годы работы освещала темы науки, общества и культуры, стараясь излагать факты ясно и без излишних деталей. В работе предпочитает придерживаться сбалансированного и сдержанного стиля изложения.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
1 октября, 13:49
ФизТех

Большой коллектив российских ученых из ведущих научных центров, включая Физический институт имени П. Н. Лебедева РАН, Объединенный институт ядерных исследований, НИЦ «Курчатовский институт», МФТИ и Институт ядерных исследований РАН, провел один из самых чувствительных в мире поисков больших дополнительных измерений Вселенной. С помощью уникального детектора DANSS, расположенного в непосредственной близости от энергетического ядерного реактора на Калининской АЭС, физики проанализировали рекордные 5,8 миллиона событий взаимодействия антинейтрино. Хотя прямого подтверждения существования «скрытых миров» найдено не было, полученные результаты установили самые жесткие на сегодняшний день ограничения на их возможные параметры и с высокой долей уверенности исключили гипотезу о дополнительных измерениях как объяснение многолетних загадок в физике нейтрино.

1 октября, 14:54
НовГУ

В Новгородском университете решили математическую «задачу о двуруком бандите» и внесли вклад в решение фундаментальной математической проблемы. Полученные результаты научного исследования можно применять в оптимизации пакетной обработки больших данных.

2 октября, 12:02
Александр Березин

В последние 10-12 лет наблюдения новых телескопов показали, что древняя и современная Вселенная расширяется с разными скоростями, хотя в стандартной космологической модели должна с постоянной. Группа физиков предложила возможное объяснение и попутно рассчитала дату «конца света».

26 сентября, 11:41
ИИМК РАН

Археологи Института истории материальной культуры РАН (ИИМК РАН), при поддержке фонда «История отечества» в ходе раскопок обнаружили на всемирно известной стоянке каменного века Костенки-17 в Воронежской области редчайшие украшения из зубов песца и окаменелой раковины, а также уникальный для этого времени нуклеус из бивня мамонта для снятия заготовок.

29 сентября, 15:09
Адель Романова

Обычно выбрасываемое кометой вещество придает ей заметное ускорение. Как выяснилось, с третьим известным науке межзвездным объектом 3I/ATLAS этого практически не происходит, хотя у него есть и кома, и хвост. Астрофизики сейчас пытаются найти этому объяснение.

30 сентября, 13:22
Адель Романова

Если гипотетическая внеземная цивилизация живет возле очень старой и потому очень горячей звезды, она могла бы спасти свою планету от перегрева с помощью защитной астроинженерной конструкции. Астрофизики рассказали, как ее можно будет обнаружить с помощью новой обсерватории.

20 сентября, 08:52
Александр Березин

Посадка, включая выгорание куска степи, прошла штатно, но часть грызунов на борту погибли. Правда, погубила их не повышенная космическая радиация полярной орбиты, влияние которой на млекопитающих планировали выявить в миссии, а более банальные причины.

12 сентября, 14:03
ТюмГУ

Исследования самодержавия могут пролить свет на феномен, исконно свойственный российской государственности, а значит, переосмыслить исторический путь России и выработку новых направлений развития, к такому выводу пришел ученый ТюмГУ.

9 сентября, 11:03
Адель Романова

Третий известный межзвездный объект 3I/ATLAS летит примерно вдвое быстрее обоих своих предшественников. По расчетам, его вряд ли могло выбросить из родной планетной системы с подобной скоростью, и так разогнаться по пути он тоже не мог.

[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