Что ксенон в мантии Земли может рассказать о ее прошлом?

Земля за свою огромную жизнь в 4,5 миллиарда лет претерпела множество изменений. Интригующее открытие, сделанное исследователями из Вашингтонского университета в Сент-Луисе, показывает, что мантия Земли начала поглощать и удерживать внутри себя летучие соединения из атмосферы еще в первые годы зарождения планеты. Теперь они высвобождаются при извержениях вулканов.

Жизнь на Земле тесно связана с изменениями в газовом составе атмосферы планеты, как утверждает Рита Параи, доцент геохимии в области наук о Земле. На протяжении миллиардов лет взаимодействие между глубокими слоями планеты и поверхностной средой определяло состав и концентрацию важнейших веществ, таких как углерод, азот и вода, необходимых для жизни.

Летучие соединения, включая воду, углекислый газ и благородные газы, высвобождаются из мантии в результате вулканической активности, а также поступают в недра Земли из атмосферы в результате изменение поведения и состава мантийного слоя планеты. Понимание этого сложного обмена имеет первостепенное значение для понимания как прошлого, так и будущего планеты.

Параи и Суджой Мухопадхьяй из Калифорнийского университета в Дэвисе представили новаторскую модель, которая проливает свет на эволюцию мантии Земли. Их модель не только определяет временные рамки, в течение которых Земля перешла от режима постоянного высвобождения газов в атмосферу к состоянию поглощения этих газов, но и исследует обмен между слоями в этом процессе.

Динамическое взаимодействие между плитами Земли создало механизм, который способствовал поглощению газов из атмосферы. Механические свойства мантии, на которые влияет наличие или отсутствие воды, претерпели значительные изменения во время этого перехода. В итоге это повлияло на внутреннюю конвективную активность вещества Земли. Понимание этой эволюции жизненно важно, поскольку обмен между земной корой и мантией влияет на движение плит и, в конечном счете, на поверхность Земли.

Ксенон оказывается бесценным инструментом для отслеживания летучих веществ, поскольку он присутствует во всех минералах, содержащих воду. Результаты исследований доктора Параи показывают, что в архейскую эпоху (4−2,5 млрд лет назад), поглощение ксенона мантией было незначительным. То же самое происходило с водой.

Поскольку мы продолжаем изучать происхождение нашей планеты, одним из самых интригующих вопросов является то, как в прошлом функционировала система взаимодействий мантии и атмосферы.

Однако ксенон необходим не только для исследования прошлого Земли, но и для промышленности, медицины. Удобнее всего использовать его в баллонах.

Одним из возможных объяснений может быть возникновение движения плит земной коры. Если эти процессы начались раньше, чем считалось ранее, возможно, что к тому времени земные недра уже достаточно остыли. Это позволило газообразным веществам оставаться внутри плит, а не высвобождаться и просачиваться обратно на поверхность. Поскольку мы продолжаем изучать историю нашей планеты, эти захватывающие возможности продолжают интриговать ученых и открывать новое поле для открытий.