Науковці вивчили лаву гавайських вулканів, які вивергалися впродовж останніх кількох століть. Вона містить значну кількість вуглецю, ізотопний склад якого вказав на його походження. Виявилося, що більша частина вуглецю походить із досить віддалених куточків Сонячної системи.
«Послання в пляшці»
Як повідомляє сайт Phys.org, нове дослідження свідчить про те, що більшість вуглецю на Землі походить із зовнішньої частини Сонячної системи й потрапила сюди лише на пізніх етапах розвитку планети. Дослідження, яке очолили науковці з Єльського та Колумбійського університетів, ґрунтується на аналізі крапель магми, відомих як включення розплаву. Їх відібрали з вулканічних порід, утворених під час історичних вулканічних вивержень на Гаваях, зокрема вивержень Кеанакaкої у 1500–1840 роках і Кілауеа Ікі у 1959 році.
Включення розплаву — це частинки розплавленої породи, що потрапляють у кристали, які формуються в магмі. Кожна крапля — це щось на кшталт послання в пляшці — миттєвий знімок того, якою була магма глибоко всередині Землі.
«Це перша спостережна оцінка ізотопного складу вуглецю в ядрі Землі», — сказав Даманвіру Гревал, асистент професора наук про Землю та планети на факультеті мистецтв і наук Єльського університету та співавтор дослідження.
Раніше вважалося, що спостереження за глибинним вуглецем та будь-який аналіз його ізотопного складу неможливі, але команда під керівництвом Іва Муссалама з Ламонт-Догерті обсерваторії Землі при Колумбійському університеті знайшла спосіб здійснювати спостереження через вивчення гавайських лав. Краплі лави проробляють вибірку різних частин вулканічного шлейфу — гарячого стовпа розплавленої породи та газу, який викидається під час вулканічного виверження.
Дослідники виявили у магмі унікально важкий ізотоп вуглецю-13, який, як вони вважали, походить із частин певних струменів, що представляють прикордонну зону між ядром Землі та мантією (її кам’янистим верхнім шаром). Науковці пояснюють це як витік вуглецю з ядра.
Вуглець, принесений карбонатними метеоритами
Що стосується того, звідки походив основний вуглець — до того, як він став частиною планети, — дослідники виявили, що вуглець у ядрі Землі був занадто важким, щоб походити з кам’янистого, бідного на вуглець матеріалу внутрішньої частини Сонячної системи, з якого створена більшість Землі. Але вуглець у ядрі чудово підходив для порівняння з чимось іншим: карбонатними хондритами, це метеорити, багаті на вуглець, із зовнішньої частини Сонячної системи, що містять органічні сполуки та воду.
Гревал, який очолював цей етап дослідження, також зазначив, що був лише один шанс для того, щоб карбонатні хондрити з зовнішньої частини Сонячної системи стали постійною частиною ядра – це фінальна стадія основного формування Землі. Він сказав, що якби вуглець прибув на більш ранньому етапі формування Землі, значна його частина була б відправлена назад у космос під час наступних зіткнень; якби вуглець прибув пізніше, ядро Землі вже було б закритим.
На додаток до того, що дослідження допомагає розв’язати давню суперечку про походження вуглецю на Землі, воно також може мати наслідки для ролі вуглецю в ядрі під час періодів інтенсивної вулканічної активності.
