;
Наука 5 августа 2020

Ученые, возможно, приблизились к пониманию того, как наша планета стала обитаемой

Далее

Геологи из Университета штата Флорида наук о Земле, океане и атмосфере обнаружили, как богатая углеродом расплавленная порода в верхней мантии Земли может влиять на движение сейсмических волн. Новое исследование дает большее понимание ученым об углеродном цикле Земли. Результаты исследования были опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Ученые подчеркивают важность своего исследования, ведь углерод является важной составляющей обитаемости планеты. И новое исследование приближает их к пониманию, каким образом твердая земля могла сыграть роль в хранении и влиянии на доступность углерода на поверхности нашей планеты, сделав ее, таким образом, обитаемой.

Наше исследование дает нам лучшее понимание упругости, плотности и сжимаемости этих пород и их роли в углеродном цикле Земли.

Майнак Мукерджи, доцента геологии EOAS

Углерод, один из основных строительных блоков создания для жизни, широко распространен по всей верхней мантии Земли и в основном хранится в виде карбонатных минералов в качестве дополнительных минералов в мантийных породах. Когда богатая карбонатом магма прорывается на поверхность, она отличается своим уникальным грязевым внешним видом. Эти типы извержений происходят в определенных местах по всему миру, таких как вулкан Ол Доиньо Ленгаи в Танзании.

Эксперты считают, что присутствие карбонатов в породах значительно снижает температуру, при которой они тают. Карбонаты, которые погружаются во внутреннее пространство Земли посредством субдукции, вероятно, вызывают низкое плавление пород верхней мантии Земли. Оно играет важную роль в глубоком углеродном цикле планеты.

В мантии Земли меньше свободного кислорода, доступного на увеличивающихся глубинах. По мере того, как мантия поднимается вверх благодаря процессу мантийной конвекции, медленно движущиеся породы, которые были уменьшены или имели меньше кислорода на большей глубине, постепенно становятся более окисленными на меньшей глубине.

Это изменение в зависимости от глубины окислительного состояния вызывает таяние мантийных пород — окислительно-восстановительное плавление, которое может привести к образованию обогащенной углеродом расплавленной породы — расплавам. Эти расплавы могут повлиять на физические свойства породы, которые можно обнаружить с помощью геофизических зондов.

До этого исследования геологи плохо знали о свойствах этих частичных расплавов, вызванных карбонатом, что затрудняло их непосредственное обнаружение.

Один из наборов подсказок, которые геологи используют для лучшего понимания своей науки, — это измерения сейсмических волн, проходящих через слои Земли. Тип сейсмической волны, волна сжатия, быстрее, чем другой тип, известный как поперечная волна, но на глубинах от 180 до 330 км от Земли отношение их скоростей даже выше, чем обычно.

Это повышенное отношение волн сжатия к поперечным волнам было загадкой для ученых и, используя результаты нашего исследования, они могут объяснить это удивительное наблюдение.

Исследователи объяснили, что незначительные количества расплавов, богатых углеродом, примерно 0,05%, могут распространяться повсеместно через глубокую верхнюю мантию Земли, что может привести к повышенному отношению скорости сжатия к скорости звука сдвига.

Чтобы провести исследование, ученые провели ультразвуковые измерения под высоким давлением и измерения плотности на ядрах карбонатного минерального доломита. Эти эксперименты были дополнены теоретическим моделированием, чтобы дать новое понимание фундаментальных физических свойств карбонатных расплавов.

Исследователи пытались понять упругие и транспортные свойства водных жидкостей, свойства силикатного расплава и металлического расплава, чтобы лучше понять массу летучих веществ, хранящихся в глубокой твердой земле.

Эти данные означают, что частично расплавленные породы в мантии могут содержать до 80–140 частей углерода на миллион, что составляет от 20 до 36 млн гигатонн углерода в глубокой области верхней мантии. Это делает его существенным резервуаром углерода. Для сравнения, атмосфера Земли содержит чуть более 410 промилле углерода, или около 870 гигатонн. Нахождение такого большого количества углерода под мантией могло стать одним из факторов, которые привели к зарождению жизни на Земле.

Читать также

Посмотрите на 3D-карту Вселенной: ее составляли 20 лет и она уже удивила ученых

Паразитов нужно спасать. Ученые даже придумали для этого специальный план

Путин разрешил сплошную вырубку лесов на Байкале. Что теперь будет?

Загрузка...