|
Слой D Земли - реликт древних океанов и столкновений планет
|
|
|
|
Глубоко в недрах Земли находится таинственный слой, называемый слоем D". Эта зона, расположенная примерно на глубине 3000 километров, находится как раз над границей между расплавленным внешним ядром планеты и ее твердой мантией. В отличие от идеальной сферы, слой D" на удивление неоднороден. Его толщина сильно варьируется от места к месту, а в некоторых регионах вообще отсутствует слой D" — подобно тому, как континенты возвышаются над океанами Земли. Эти интригующие вариации привлекли внимание геофизиков, которые описывают слой D" как гетерогенную или неоднородную область. Новое исследование, проведенное доктором Циньян Ху (Центр передовых исследований в области науки и техники высокого давления) и доктором Цзе Денгом (Принстонский университет), предполагает, что слой D", возможно, возник в самые ранние дни существования Земли. Их теория основана на гипотезе гигантского удара, которая предполагает, что объект размером с Марс врезался в Протоземлю, создав после этого океан магмы по всей планете. Они полагают, что слой D" может быть уникальным по составу, оставшимся после этого колоссального столкновения, и потенциально может содержать ключи к пониманию формирования Земли. Статья опубликована в журнале National Science Review.
|
|
|
|
Доктор Цзе Дэн подчеркивает наличие значительного количества воды в этом глобальном магматическом океане. Точное происхождение этой воды остается предметом дискуссий, и были выдвинуты различные теории, включая ее образование в результате взаимодействия газа туманности и магмы или прямое попадание в атмосферу кометами. "Преобладающая точка зрения, - продолжает доктор Дэн, - предполагает, что вода по мере остывания должна была концентрироваться на дне океана магмы. На заключительных этапах магма, расположенная ближе всего к ядру, могла содержать объемы воды, сравнимые с современными океанами Земли". Экстремальные условия давления и температуры в донном магматическом океане могли создать уникальную химическую среду, способствующую неожиданным реакциям между водой и минералами. Доктор Циньян Ху объясняет: "Наши исследования показывают, что этот водный магматический океан способствовал образованию богатой железом фазы, называемой перекисью железа и магния".
|
|
|
Этот пероксид с формулой (Fe,Mg)O2 обладает еще большим предпочтением по отношению к железу по сравнению с другими основными компонентами, ожидаемыми в нижней мантии. "Согласно нашим расчетам, его сродство к железу могло привести к накоплению пероксида, в котором преобладает железо, в слоях толщиной от нескольких до десятков километров", - добавляют исследователи. Присутствие этой богатой железом пероксидной фазы могло бы изменить минеральный состав слоя D", что отличается от наших нынешних представлений. Согласно новой модели, в минералах группы D" будет преобладать новый состав: силикат с низким содержанием железа, пероксид с высоким содержанием железа (Fe, Mg) и оксид с низким содержанием железа (Fe, Mg). Этот пероксид с преобладанием железа также обладает низкими сейсмическими скоростями и высокой электропроводностью, что делает его потенциальным кандидатом для объяснения уникальных геофизических особенностей слоя D". Эти особенности включают зоны сверхнизких скоростей и слои с высокой проводимостью, которые способствуют хорошо известной неоднородности состава слоя D".
|
|
|
|
"Наши результаты показывают, что богатый железом пероксид, образовавшийся из древней воды в магматическом океане, сыграл решающую роль в формировании гетерогенных структур слоя D". сказал Циньян. Сильное сродство этого пероксида к железу создает резкий контраст плотности между этими богатыми железом участками и окружающей мантией. По сути, он действует как изолятор, предотвращая их смешивание и потенциально объясняя длительную неоднородность, наблюдаемую у основания нижней мантии. Цзе добавил: "Эта модель хорошо согласуется с недавними результатами численного моделирования, предполагая, что неоднородность самой нижней мантии может быть долгоживущей особенностью".
|
|
|
|
Источник
|
