Несмотря на множество летних блокбастеров, предполагающих, что наибольшую угрозу человечеству представляют астероиды, скрывающиеся в открытом космосе, ученые теперь знают, что не менее серьезная угроза может таиться у нас под ногами. Они связали некоторые из величайших массовых вымираний, когда-либо известных миру, с горными породами, которые возникли вблизи ядра Земли и ползли вверх, затаившись в засаде прямо под поверхностью, прежде чем залить Землю обжигающей лавой.
Исследователи из Университета Рочестера и Гарвардского университета теперь получили наиболее четкое представление об основах этих самых катастрофических извержений, проанализировав химический состав лавы, извергнутой в один из таких массивных периодов вулканизма в Сибири 250 миллионов лет. назад. Выводы геохимиков Асиша Басу, Робин Ханниган и Штейна Якобсена, опубликованные в недавнем выпуске журнала Geophysical Research Letters, указывают на то, что лава, извергавшаяся в то время, образовалась из нетронутой нижней мантии, материала, восходящего к рождению нашей солнечной планеты. система.
Ученые считают, что это конкретное извержение вулкана сыграло роль в величайшем массовом вымирании, которое когда-либо видел мир. Было уничтожено до 95 процентов всех видов растений и животных; аналогичная серия извержений 65 миллионов лет назад в Индии точно совпала с внезапным вымиранием динозавров.
Работа играет роль в давних дебатах среди геологов о потоках горящих пород, которые спорадически поднимаются и прожигают земную кору, часто с катастрофическими последствиями во всем мире. Ученые давно спорят о том, возникают ли базальты наводнений, обширные пространства горных пород, образующиеся в результате таких извержений вулканов, из грохота глубоко в недрах Земли или ближе к ее поверхности. Теперь, изучая основные химические компоненты лавы, такие как натрий, магний и железо, а также редкие изотопы неодима, стронция, свинца и гелия, Басу и Якобсен обнаружили, что химический состав сибирского плавучего базальта соответствует составу магмы. найден глубоко внутри Земли.
«Это, вне всяких сомнений, указывает на то, что лава, которая теперь затвердела в сибирский базальт, возникла глубоко под поверхностью Земли, между нижней мантией и расплавленным железным ядром», - говорит Басу, профессор наук о земле и окружающей среде. в Рочестере.
Работа, финансируемая Национальным научным фондом, является последней в серии открытий Басу и других геологов, которые указывают на нижнюю мантию как на источник такого вулканизма в Сибири и других частях мира. Три года назад в журнале Science Басу и его коллеги предположили, что присутствие необычной концентрации гелия-3, древнего газа, распространенного глубоко в недрах Земли, может помочь проследить происхождение сибирских потопных базальтов до нижней мантии.
«Представителей противоположной школы, которые считали, что базальты наводнения образовались в результате плавления литосферных пород прямо под земной корой, эти результаты не убедили», - говорит Джейкобсен, профессор геохимии из Гарварда, который присоединился к Басу и Ханниган, бывший докторант из Рочестера, в недавнем исследовании. «Эти геохимики сказали, что, хотя возможно, что часть породы попала из глубины Земли, большая часть породы, вероятно, образовалась не таким образом. Они не учитывали гелий-3, предположив, что он мог быть переработан из космическая пыль падает на Землю и проникает в скалы."
Якобсен и Басу говорят, что текущее исследование, в ходе которого изучалось распределение более полудюжины химических элементов и редких изотопов, обнаруженных в базальтах, должно положить конец этим теориям. Команда проанализировала породы, отобранные из сибирского паводкового базальта, на наличие соединений, которые редко встречаются на поверхности Земли, но распространены в частях нижней мантии, возникших вскоре после рождения нашей Солнечной системы. Они также опирались на эксперименты, проведенные в других учреждениях, где исследователи плавили камни в лаборатории, как это происходит глубоко в недрах Земли. Они обнаружили, что сибирский паводковый базальт образовался из перегретой, плавучей породы, которая поднялась узкой колонной с глубины 1800 миль в огромную грибовидную массу раскаленной породы всего в 40-50 милях ниже современной Сибири. Затем, около 250 миллионов лет назад, от 12 до 16 процентов этой породы внезапно расплавились и прорвались сквозь земную кору, что привело к огромному потоку лавы.
«Удивительно, что большая часть этого таяния происходила так близко к поверхности Земли, прямо под корой», - говорит Якобсен. В то время как легко представить плавление горных пород в массивном тигле в ядре Земли, лава, излившаяся в Сибирь 250 миллионов лет назад, плавилась при гораздо более низких температурах и давлениях, обнаруженных непосредственно под поверхностью. Басу говорит, что это пример декомпрессионного плавления, когда значительное снижение давления может фактически понизить температуру плавления вещества.
Эти подавляющие периоды паводкового базальтового вулканизма делают обычные вулканы похожими на детскую игру, выбрасывая в миллион раз больше материала, чем извержение, подобное извержению горы Сент-Хеленс. На самом деле, одного миллиона кубических километров расплавленной вулканической породы, выплеснувшейся на поверхность - теперь это сибирское плато размером с Калифорнию - хватило бы лавы, чтобы покрыть всю Землю на глубину 10 футов. «Это был, почти бесспорно, самый катастрофический вулканизм за последние полмиллиарда лет истории Земли», - отмечает Басу.