Криптон в мантии Земли указал на то, что Земля формировалась чуть иначе, чем мы думаем
Изотопы криптона помогают ученым понять, из каких компонентов образовалась Земля.
Вулканические горячие точки, извергающие лаву в Исландии и на Галапагосах, питаются от магмы, поднимающейся из самого глубокого слоя мантии, недалеко от ее границы с железным ядром Земли. Элементы и минералы в этом глубоком слое примерно такие же, каковы они были в момент удара, сформировавшего Луну — такая химическая капсула времени, возрастом более 4,4 миллиарда лет.
Для получения образцов газа из глубокой мантии, в частности, криптона, исследователи собирали лаву в горячих точках. Древние газы поднимаются на поверхность в извергающейся лаве, попадают в ловушку и заключаются в стеклянные пузырьки застывшей лавы, обеспечивающей некоторую защиту от внешнего загрязнения. Однако даже самые распространенные изотопы криптона в этих пузырьках находятся в малом количестве — там всего несколько сотен миллионов «подходящих» атомов.
Тем не менее, учёным удалось его извлечь. Они обнаружили, что химический отпечаток извлечённого криптона очень похож на примитивные, богатые углеродом метеориты, которые, вероятно, пришли из холодных внешних областей Солнечной системы. Однако в предыдущих работах было доказано, что другой благородный газ в мантии, неон, был получен от Солнца. Стало быть, существует по меньшей мере два различных источника летучих веществ в мантии Земли.
Более того — выяснилось, что такие летучие элементы как углерод, вода и азот появились в процессе превращения Земли в планету. Это противоречит популярной теории, согласно которой летучие элементы были доставлены на Землю в результате сверхсильного удара, сформировавшего Луну. Изотопы криптона же указывают на то, что планетезимали из холодной внешней части Солнечной системы бомбардировали Землю на ранних этапах, за миллионы лет до большого столкновения, когда молодая Земля всасывала пыль и газ из пылевого облака, окружающего Солнце и подвергалась бомбардировке метеоритами.
При этом соотношение различных изотопов криптона в глубокой мантии не соответствует соотношению изотопов в атмосфере Земли, а значит, некоторые газы в атмосфере появились на Земле после лунообразующего удара. В противном случае мантия и атмосфера Земли имели бы одинаковый изотопный состав из-за изотопного равновесия после столкновения.
Это исследование поможет понять, как сформировалась не только Земля, но и другие планеты в Солнечной системе (и не только).
Исследование опубликовано в журнале Nature