Ученые нашли ключевой индикатор для определения того, является ли присутствие углерода, обнаруженного в мантии Земли, источником континентальной коры - шаг к лучшему пониманию истории формирования земной коры на поверхности Земли и скорости, с которой тектонические плиты перемещались в течение геологического времени, что может быть связано с охлаждением мантии Земли.
Результаты нового исследования, опубликованного в журнале Nature Geoscience, свидетельствуют о различных соотношениях изотопов бора в магматических породах, известных как карбонатиты, разного возраста. Исследование возглавил Антонио Симонетти, доцент кафедры гражданского и экологического проектирования и наук о Земле Университета Нотр-Дам.
Существуют три теории относительно источника углерода, обнаруженного в мантии Земли: Он имеет исконное происхождение, образовавшееся во время создания планеты 4,56 миллиарда лет назад; это результат столкновения планет; либо он присутствовал в морской среде или в континентальной коре, а затем возвращался обратно в мантию в областях субдукции, где тектонические плиты смещались, одна подныривала под другую.
«Наш самый важный вывод заключается в том, что соотношение изотопов бора сильно варьируется, что указывает на то, что источник углерода в мантии менялся с геологическим временем на Земле», - сказал Симонетти. Изучая соотношение изотопов бора в карбонатитах, исследователи приблизились к определению того, какая гипотеза применима к конкретным моментам геологического времени.
«В течение последних 4,56 миллиардов лет скорость субдукции менялась», - сказал Симонетти. «Раньше, в течение первых 2 миллиардов лет или около того, мантия Земли была намного горячее, чем сегодня, поэтому, когда произошла субдукция, ныряющая плита не проникла в мантию так глубоко, как сегодня, из-за более высокой температуры. В течение последних 2 миллиардов лет или около того более холодная мантия позволила погружающейся плите погрузиться глубже в мантию и обеспечить возможность хранения переработанных материалов земной коры на больших глубинах и, возможно, вплоть до границы ядра и мантии».
Это предварительное исследование изотопного состава бора в карбонатитах значительных периодов истории Земли позволяет Симонетти и его команде отслеживать долгосрочные временные вариации, создавая более четкую картину формирования земной коры с течением времени, с потенциалом дальнейшего развития. еще несколько миллиардов лет назад.
Исследование было проведено в соавторстве с Сэмюэлем Р. В. Хьюлеттом из Департамента гражданского и экологического проектирования и наук о Земле в Нотр-Даме, Э. Троем Расбери из Университета Стоуни-Брук Н. Гэри Хемминг из Куинс-колледжа - CUNY.