Криптон из мантии Земли, собранный в геологических «горячих точках» в Исландии и на Галапагосских островах, позволяет составить более ясную картину формирования нашей планеты, согласно новому исследованию, проведенному учеными из Калифорнийского университета в Дэвисе (США).
Различные изотопы криптона являются химическими «отпечатками пальцев» для ученых, осуществляющих поиски ингредиентов, из которых состоит материал Земли, таких как частицы солнечного ветра и метеориты из внутренней и внешней частей Солнечной системы. Эти находки показывают, что летучие компоненты вещества Земли – такие как углерод, вода и азот – прибывали еще тогда, когда она росла и трансформировалась в планету. Это противоречит популярной гипотезе, согласно которой летучие компоненты были в основном доставлены на Землю примерно в тот период, когда ее формирование уже завершалось – отмечаемый обычно по гигантскому столкновению, сформировавшему Луну. Вместо этого, как показывает новый изотопный анализ криптона, планетезимали из более холодной внешней части Солнечной системы бомбардировали Землю на ранних этапах ее формирования, за миллионы лет до этого гигантского «лунного» столкновения. Молодая Земля также аккрецировала пыль и газ из солнечной туманности (облака материи вокруг Солнца) и подвергалась бомбардировке метеоритами.
«Полученные нами результаты требуют совместной доставки к поверхности летучих веществ из множественных источников на ранних этапах формирования Земли», - сказала главный автор Сандрин Перон (Sandrine Péron) из Швейцарской высшей технической школы Цюриха.
Вулканические «горячие точки», где происходят извержения лавы, питаются за счет струй магмы, поднимающихся из самого глубокого слоя мантии, расположенного близ границы с железным ядром нашей планеты. В густой магме заключены крохотные пузырьки криптона, присутствовавшего на планете в самые ранние периоды ее формирования.
Перон разработала новый метод измерения криптона, входящего в состав вещества мантии, с использованием масс-спектрометрии. Метод предполагает концентрацию криптона из образцов горных пород в условиях, почти полностью исключающих доступ воздуха, и последующее отделение криптона от аргона и ксенона.
«В нашей работе мы впервые точно измерили содержание всех изотопов криптона в материале мантии, включая самые редкие изотопы криптона, Kr-78 и Kr-80», - сказала она.
Перон и ее команда открыли, что изотопный состав криптона, входящего в состав вещества нижних слоев мантии, близко напоминает изотопный состав этого газа в веществе примитивных, богатых углеродом метеоритов, которые могли быть доставлены из холодных, внешних областей Солнечной системы. Но предыдущие работы, проведенные командой Перон, показали, что неон, другой благородный газ из материала глубоких слоев мантии, поступал в нее с материалом Солнца.
Эти, на первый взгляд, противоречащие друг другу выводы обусловливают необходимость поступления летучих элементов как минимум из двух различных источников в ранние периоды формирования Земли. Исследователи также отметили сниженные количества редкого изотопа Kr-86 глубоко в мантии, по сравнению с веществом известных метеоритов. Такой дефицит криптона-86 говорит о том, что только лишь известные метеориты не могут полностью отвечать за весь криптон в мантии, пояснили они.