Новое исследование, проведенное учеными из Йельского и Колумбийского университетов, указывает на то, что большая часть углерода в ядре Земли имеет внешнее происхождение. Вещество попало на планету из отдаленных областей Солнечной системы на завершающих стадиях её формирования.
Анализ «капсул времени» в магме
Для получения данных исследователи изучили так называемые «расплавленные включения» (melt inclusions) — крошечные капли магмы, застывшие внутри кристаллов. Эти включения служат своего рода снимками состава магмы в тот момент, когда она находилась глубоко в недрах планеты.
Объектами анализа стали образцы из исторических извержений вулканов на Гавайях, включая извержения Кеанакакои (1500–1840 годы) и Килауэа-Ики (1959 год). Изучая лавовые капли из различных частей вулканического плюма, команда под руководством Ива Муссалама из Обсерватории Земли Ламонта-Доэрти смогла обнаружить вещества, пришедшие из пограничной зоны между ядром и мантией Земли.
Изотопный след и происхождение
В ходе исследования была зафиксирована уникальная подпись тяжелого изотопа углерода-13. Даманвир Гревал, соавтор работы и профессор Йельского университета, пояснил, что этот сигнал интерпретируется как углерод, «просочившийся» из ядра.
Анализ показал, что этот углерод слишком тяжелый, чтобы происходить из бедного углеродом скалистого материала внутренней Солнечной системы, из которого была построена большая часть Земли. Однако его состав полностью совпал с углеродистыми хондритами — богатыми углеродом метеоритами из внешней части Солнечной системы, которые содержат воду и органические соединения.
Окно возможностей
По мнению Даманвира Гревала, существовал лишь один период, когда углеродистые хондриты могли стать частью земного ядра — финальная стадия основной сборки планеты.
Если бы этот материал прибыл раньше, он мог быть выброшен в космос в результате последующих столкновений небесных тел. Если бы он прибыл позже, ядро Земли уже было бы «закрыто» для поглощения новых веществ. По словам авторов работы, опубликованной в Proceedings of the National Academy of Sciences, эти выводы могут помочь понять роль ядерного углерода в периоды интенсивной вулканической активности.
