Исследователи из Океанографического института Вудс-Хоул (WHOI), Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA) и их коллеги использовали новый геохимический инструмент, чтобы пролить свет на происхождение азота и других летучих элементов на Земле, которые также могут оказались полезными в качестве способа наблюдения за активностью вулканов. Их выводы были опубликованы 16 апреля 2020 года в журнале Nature.
Азот - самый распространенный газ в атмосфере и основной компонент воздуха, которым мы дышим. Азот также содержится в горных породах, в том числе в недрах планеты. До сих пор было трудно отличить источники азота, поступающие из воздуха, от источников, поступающих из мантии Земли, при измерении газов из вулканов.
«Мы обнаружили, что загрязнение воздуха маскирует первозданную «почерк источника» многих образцов вулканического газа», - говорит геохимик WHOI Питер Барри, соавтор исследования.
Без этого различия ученые не смогли ответить на такие основные вопросы, как: остался ли азот при формировании Земли или он был доставлен на планету позже? Как азот из атмосферы связан с азотом, поступающим из вулканов?
Барри и ведущий автор Джабран Лабиди из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, в настоящее время научный сотрудник Института физики земного шара в Париже, работали в сотрудничестве с международными геохимиками над анализом образцов вулканического газа со всего мира, включая газы из Исландии и Йеллоустонского национального парка. - использование нового метода анализа «слипшихся» изотопов азота. Этот метод предоставил уникальный способ идентификации молекул азота, поступающих из воздуха, что позволило исследователям увидеть истинный состав газа глубоко в мантии Земли. Это в конечном итоге выявило доказательства того, что азот в мантии, скорее всего, был там с момента образования нашей планеты.
«После того, как было учтено загрязнение воздуха, мы получили новую и ценную информацию о происхождении азота и эволюции нашей планеты», - говорит Барри.
Хотя этот новый метод помогает ученым понять происхождение летучих элементов на Земле, он также может оказаться полезным для наблюдения за активностью вулканов. Это связано с тем, что состав газов, вырывающихся из вулканических центров, изменяется перед извержениями. Возможно, смесь мантийного и атмосферного азота когда-нибудь можно будет использовать как сигнал об извержениях.
Это исследование было поддержано Обсерваторией Deep Carbon и Фондом Альфреда П. Слоуна. В исследовательскую группу также вошли коллеги Дэвид Бекарт и Марк Курц из WHOI, ученые из нескольких других университетов США. Университеты из Южной Америки, а также из Франции, Канады, Италии, Великобритании и Исландии.