Земното ядро може да е обменяло химични елементи с мантията в продължение на милиарди години, показва ново изследване, публикувано в научното списание Science Advances. Според учените водородът – основен компонент на водата – вероятно е преминавал от металното ядро към най-дълбоките части на мантията, оставяйки следи, които днес могат да бъдат открити във вулканични скали.

Преди около 4.5 милиарда години младата Земя била до голяма степен разтопена. С постепенното ѝ охлаждане тежкото желязо потънало към центъра и образувало ядрото, докато по-леките силикатни материали се издигнали и формирали мантията. Досега тези два огромни вътрешни резервоара често се разглеждали като относително отделни системи, но новите резултати предполагат, че взаимодействието между тях може да е продължило през геоложката история на планетата.

За да проверят тази хипотеза, изследователите използвали компютърни симулации, възпроизвеждащи условията във вътрешността на Земята. Те проследили поведението на две форми на водорода: обикновения водород и деутерия – негов по-тежък изотоп.

Моделите показали, че при охлаждането и кристализацията на древния магмен океан двете форми на водорода се разпределяли сравнително равномерно в мантията. Разликите в съотношенията им на различни дълбочини обаче не били достатъчни, за да обяснят изключително ниските нива на деутерий, установени в някои вулканични скали от Бафиновия остров в канадската Арктика и от Исландия.

Като обяснение учените предполагат, че водород с ниско съдържание на деутерий е преминавал от ядрото към заобикалящата го мантия в продължение на милиарди години. При формирането на ядрото желязото погълнало по-лек водород, което би могло да обясни специфичния изотопен състав на материала в тази част на планетата.

Допълнителни доказателства идват от необичайните съотношения между изотопите на хелия – хелий-3 и хелий-4 – открити във вулканичните скали. Изследователите отбелязват и характерни химични сигнали, свързани с елементите волфрам и рутений, които също могат да сочат принос от земното ядро.

Ако хипотезата бъде потвърдена, тя би променила представите за химичната изолация на земното ядро. Вместо да функционират като напълно отделни резервоари, ядрото и мантията може да са обменяли летливи елементи в продължение на геоложки периоди.

Това би означавало, че материал от най-дълбоките части на планетата може да влияе върху състава на скалите, достигащи земната повърхност чрез вулканична дейност. Учените планират допълнителни изследвания, които да изяснят по какъв точно механизъм материалът от ядрото достига до мантията.

Снимка: Unsplash

Виж още: Слънчевата система някога е имала девет планети, а Слънцето може би е погълнало една от тях