У серці Землі знайшли пробоїну: вчені зрозуміли, чому протікає ядро нашої планети

Історія нашої планети налічує неймовірні 4,5 мільярда років, при цьому внутрішнє ядро Землі сформувалося лише близько 1 мільярда років тому. Вчені століттями намагаються дізнатися більше про те, як влаштовані надра нашої планети й, схоже, тепер їм стало відомо трохи більше, пише Science Alert.

У новому дослідженні вченим вдалося виявити докази повільного витоку з самого центру планети — її ядра. Для цього група геохіміків використовувала арктичні породи віком 62 мільйони років і змогла виявити в їхніх слідах рекордних концентрацій ізотопу гелію. Дослідники вважають, що вони не просто знайшли витік, але також можуть пояснити, чому це відбувається.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Робота групи дослідників з Океанографічного інституту Вудс-Хоул і Каліфорнійського технологічного інституту ґрунтується на результатах попереднього аналізу стародавніх потоків лави. Вчені повторно вивчили зразки та вважають, що знайшли переконливі докази того, що гелій, захоплений ядром під час формування нашої планети, все ще пробивається на поверхню Землі.

Гелій неймовірно легкий і нереактивний, а тому мало що здатне перешкодити йому дифундувати з оголених порід і випаруватися в космос — це робить його надзвичайно рідкісним матеріалом на поверхні планети. Однак те, яка частина цього елемента мільярди років залишається в пастці глибоко під нашими ногами, досі залишається однією з найбільших загадок геології.

Науковці зазначають, що за 4,5 мільярда років виливу лави більша частина гелію, захопленого Землею під час її формування, фактично вже мали б бути втрачені. У результаті будь-які сліди газу, виявлені у відносно свіжих покладах вулканічної породи, ймовірно, повинні були б походити з "кишень мантії", які все ще містили "запечатаний гелій", або з резервів Землі, що повільно витікають.

Дослідження показують, що базальтові лави на Баффіновому острові (Канада) містять одне з найвищих співвідношень гелію 3 (3He) і трохи важчого ізотопу гелію 4 (4He) у світі. Для геологів такі концентрації свідчать про те, що присутність газу зовсім не є забрудненням атмосфери, а скоріше свідчить про його глибше і давніше походження.

Ще кілька років тому біохімік Океанографічного інституту Вудс-Хоул Форрест Хртон виявив, що в зразках з канадського острова співвідношення ізотопів гелію в 50 разів вище атмосферних рівнів. Фактично така концентрація робить рівні гелію у відкладеннях занадто високими навіть для мантії Землі. Пізніше вчені виявили, що подібні високі концентрації також присутні в зразках, зібраних в Ісландії.

Хортон з колегами не відкидали можливість випадкового збігу, але зосередилися на розумінні того, чи міг гелій з'явитися зі стародавнього резервуара, що примикає до земної мантії. Команда нового дослідження вважає, що здогад Хортона і його команди насправді може виявитися вірним.

Вчені провели аналіз, що включав колекцію зразків, узятих у десятках місць на всьому Баффіновому острові та прилеглих островах. Їм вдалося виявити найвище співвідношення 3He до 4He з коли-небудь зареєстрованих у вулканічних породах — фактично воно в 70 разів перевищувало все, що раніше спостерігалося в атмосфері Землі.

Команда врахувала співвідношення інших ізотопів, зокрема стронцію і неодиму, в результаті їм вдалося виключити фактори, здатні змінити ідентичність гелію після виверження. Таким чином вчені отримали вагомі аргументи на користь витоку з внутрішнього ядра Землі. Дослідники також виміряли співвідношення ізотопів неону і виявили, що воно відповідає умовам, які існували під час формування нашої планети мільярди років тому. Усе це разом вказує на існування стародавнього сховища, прихованого в надрах Землі.

Команда зазначає, що відстежити шлях неону і гелію до ядра планети виявилося не так легко. Вони використовували моделювання термодинаміки, тиску і складу надр Землі — все це дає змогу припустити, що запаси захоплених у ядрі благородних газів могли бути захищені в міру зростання Землі. Але з часом стався витік і вони поступово просочувалися в мантію планети.

Раніше Фокус писав про те, що виверження Тонга створило нову дірку в озоновому шарі планети.