В 2018 году на острове Майотта, расположенном между Мадагаскаром и Мозамбиком, после серии землетрясений ученые обнаружили подводный вулкан Фани Маоре. В последующие годы остров регулярно посещали экспедиции — исследователи собрали образцы недавно извергнувшейся лавы. Проанализировав 13 образцов с вулкана и восемь с восточной части Майотты, специалисты нашли в породах остатки бриджманита — минерала, который, по их мнению, относится к гадейскому эону, самому раннему периоду в истории Земли. Результаты опубликованы в журнале Nature.
Для изучения ранней эволюции планеты ученые использовали изотопы неодима, в частности 142Nd: он возникает при распаде радиоактивного изотопа самария‑146 и помогает фиксировать процессы первых сотен миллионов лет существования Земли. Внимание сосредоточили на двух изотопных системах: долгоживущий 147Sm распадается на 143Nd (период полураспада — 106 миллиардов лет), а короткоживущий 146Sm — на 142Nd (период полураспада — 92 миллиона лет). Именно благодаря короткому периоду полураспада системы 146Sm-142Nd удается выявлять дифференциацию силикатов, происходившую в первые 500 миллионов лет истории планеты.
Здесь мы сосредоточимся на изотопных системах самария и неодима, которые дают ценную информацию о силикатной дифференциации, формировании континентов и их последующем возвращении в мантию. Самарий имеет два различных радиоактивных изотопа: долгоживущий 147Sm распадается на 143Nd (период полураспада 106 миллиардов лет), а короткоживущий 146Sm распадается на 142Nd (период полураспада 92 миллиона лет). Короткий период полураспада системы 146Sm-142Nd дает уникальную возможность обнаружить события дифференциации силикатов, которые произошли в течение первых 500 млн лет существования Земли.
С помощью методики Израэль команда выявила в лаве с Фани Маоре статистически значимую положительную 142Nd‑аномалию. Это свидетельствует, что мантийный материал сформировался в первые 100 млн лет истории Земли и был обеднен легкими редкоземельными элементами — признак раннего разделения кристаллов и расплава. Вероятный источник — хадейский материал с высоким содержанием бриджманита, кристаллизовавшегося из магматического океана после удара, приведшего к образованию Луны.
Моделирование вариантов происхождения вещества показало: для глубинного сценария достаточно 9−11% хадейского компонента в источнике плюма, а поверхностный требовал бы 28−90%. Авторы сочли столь высокую долю маловероятной спустя более четырех миллиардов лет. Полученные данные ставят под сомнение идею о полностью перемешанной мантии и указывают на сохранение «химической памяти» древнейших этапов развития планеты.
Ранее Наука Mail рассказывала, что в Антарктиде находится вулкан, извергающий кристаллы золота в атмосферу.
