В сердце Земли нашли пробоину: ученые поняли, почему протекает ядро нашей планеты

История нашей планеты насчитывает невероятные 4,5 миллиарда лет, при этом внутреннее ядро Земли сформировалось лишь около 1 миллиарда лет назад. Ученые столетиями пытаются узнать больше о том, как устроены недра нашей планеты и, похоже, теперь им стало известно немного больше, пишет Science Alert.

В новом исследовании ученым удалось обнаружить доказательства медленной утечки из самого центра планеты — ее ядра. Для этого группа геохимиков использовала арктические породы возрастом 62 миллиона лет и смогла обнаружить в их следы рекордных концентраций изотопа гелия. Исследователи считают, что они не просто нашли утечку, но также могут объяснить, почему это происходит.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Работа группы исследователей из Океанографического института Вудс-Хоул и Калифорнийского технологического института основана на результатах предыдущего анализа древних потоков лавы. Ученые повторно изучили образцы и считают, что нашли убедительные доказательства того, что гелий, захваченный ядром во время формирования нашей планеты, все еще пробивается на поверхность Земли.

Гелий невероятно легкий и нереактивный, а потому мало что способно помешать ему диффундировать из обнаженных пород и улетучиться в космос — это делает его чрезвычайно редким материалом на поверхности планеты. Однако то, какая часть этого элемента миллиарды лет остается в ловушке глубоко под нашими ногами, до сих пор остается одной из величайших загадок геологии.

Ученые отмечают, что за 4,5 миллиарда лет излияния лавы большая часть гелия, захваченного Землей во время ее формирования, фактически уже должны были бы быть утрачены. В результате любые следы газа, обнаруженные в относительно свежих залежах вулканической породы, вероятно, должны были бы происходить из "карманов мантии", которые все еще содержали "запечатанный гелий", или из медленно утекающих резервов Земли.

Исследования показывают, что базальтовые лавы на Баффиновом острове (Канада) содержат одно из самых высоких соотношений гелия 3(3He) и немного более тяжелого изотопа гелия 4 (4He) в мире. Для геологов такие концентрации свидетельствуют о том, что присутствие газа вовсе не является загрязнение атмосферы, а скорее свидетельствует о его глубоком и более древнем происхождении.

Еще несколько лет назад биохимик Океанографического института Вудс-Хоул Форрест Хртон обнаружил, что в образцах с канадского острова соотношение изотопов гелия в 50 раз выше атмосферных уровней. Фактически такая концентрация делает уровни гелия в отложениях слишком высокими даже для мантии Земли. Позже ученые обнаружили, что подобные высокие концентрации также присутствуют в образцах, собранных в Исландии.

Хортон с коллегами не исключали возможность случайного совпадения, но сосредоточились на понимании того, могли гелий появиться из древнего резервуара, примыкающего к земной мантии. Команда нового исследования полагает, что догадка Хортона и его команды в действительности может оказаться верной.

Ученые провели анализ, включающий коллекцию образцов, взятых в десятках мест по всему Баффинову острову и прилегающих островах. Им удалось выявить самое высокое соотношение 3He к 4He из когда-либо зарегистрированных в вулканических породах — фактически оно в 70 раз превышало все, что ранее наблюдалось в атмосфере Земле.

Команда учла соотношение других изотопов, в том числе стронция и неодима, в результате им удалось исключить факторы, способные изменить идентичность гелия после извержения. Таким образом ученые получили веские аргументы в пользу утечки из внутреннего ядра Земли. Исследователи также измерили соотношение изотопов неона и обнаружили, что оно соответствует условиям, существовавшим во время формирования нашей планеты миллиарды лет назад. Все это вместе указывает на существование древнего хранилища, скрытого в недрах Земли.

Команда отмечает, что отследить путь неона и гелия до ядра планеты оказалось не так легко. Они использовали моделирование термодинамики, давления и состава недр Земли — все это позволяет предположить, что запасы, захваченных в ядре благородных газов, могли быть защищены по мере роста Земли. Но со временем произошла утечка и они постепенно просачивались в мантию планеты.

Ранее Фокус писал о том, что извержение Тонга создало новую дыру в озоновом слое планеты.