Науковці вперше об’єднали фізику рідин і хімію, щоб пояснити, як з хаосу розплавленої магми виникла наша планета
Дослідження професора Йоркського університету (США) Шарля-Едуарда Букаре та його колег з Парижа, опубліковане в журналі Nature, викликало значний резонанс у науковому співтоваристві, оскільки змінює наші уявлення про формування Землі в перші сотні мільйонів років її історії.
Використовуючи новий підхід, що поєднує гідродинаміку та хімію, науковці продемонстрували, що структура нижньої мантії Землі — кам’янистої оболонки навколо залізного ядра — почала формуватися приблизно 4 мільярди років тому, незабаром після виникнення планети. За оцінками, нижня мантія, розташована ближче до ядра, грає ключову роль в охолодженні ядра, де виникає магнітне поле Землі, що захищає нас від сонячної радіації.
Розуміння будови нижньої мантії дозволяє науковцям отримати нові дані про еволюцію планети. Букаре порівнює молоді планети з дітьми: «У них багато енергії, і вони здійснюють непередбачувані речі. На відміну від дорослих, чия активність знижується, молоді планети бурлять і змінюються».
Для вивчення цього етапу в історії Землі, дослідник створив модель, основану на багатофазному потоці — методі, що пояснює, як розплавлена магма затвердіває в масштабах цілої планети. Вона показала, що під час переходу мантії Землі з рідкого стану в твердий, більшість кристалів формувалася при низькому тиску, а не на значній глибині, як вважали раніше. Це цілком змінює хімічний склад мантії та ставить під сумнів традиційні теорії про затвердіння кам’янистих планет.
«Раніше ми думали, що хімія нижньої мантії пов’язана лише з реакціями при високому тиску. Тепер зрозуміло, що процеси при низькому тиску також відіграють важливу роль», — зазначає Букаре. Це відкриття підкреслює складність і багатогранність геологічних процесів, що відбуваються на ранніх етапах розвитку планет.
Дослідження також стверджує, що в перші сотні мільйонів років щільна, багата залізом магма осідала до ядра, утворюючи базальний магматичний океан. Це явище можна порівняти з густим сиропом, що опускається на дно стакана з водою. Вважається, що саме цей процес визначив сучасну структуру нижньої мантії.
На думку науковців, ці нові дані не лише змінюють наші уявлення про формування Землі, а й можуть мати значні наслідки для розуміння еволюції інших планет, а також вплинути на дослідження позаземних тіл. Як зазначає провідний експерт з геофізики, доктор наук Марія Коваль в своїй статті для International Journal of Planetary Sciences, ці результати доводять, що вивчення ранньої геології Землі є ключовим для ширшого розуміння планетарних процесів у Всесвіті.
Таким чином, дослідження Букаре відкриває нову главу у вивченні планетарної геології, показуючи, як сучасні наукові підходи можуть реінтерпретувати вже відомі факти та формування нових теорій у сфері науки.
