Геолог QUT опубликовал новую теорию тепловой эволюции Земли миллиарды лет назад, которая объясняет, почему алмазы сформировались как драгоценные камни, а не просто куски обычного графита.
В исследовании, опубликованном в журнале Chemical Geology, исследователи изучили уровни оксида магния в тысячах вулканических пород возрастом не менее 2,5 миллиардов лет, которые были собраны со всего мира.
Профессор Бальц Камбер из Школы наук о Земле, окружающей среде и биологических науках QUT выступил соавтором исследования вместе с профессором Эммой Томлинсон с факультета геологии Тринити-колледжа в Дублине. Исследование бросает вызов общепринятой теории эволюции Земли и предлагает объяснение того, почему мантия Земли была достаточно прохладной для образования алмазов в архейскую эпоху между 4 и 2,5 миллиардами лет назад.
Профессор Камбер сказал, что анализ уровней оксида магния в образцах горных пород архейской эпохи противоречит общепринятому мнению о том, что мантия Земли была намного горячее, чем в наши дни.
«Мы точно знаем, что тогда Земля производила намного больше тепла - в три-два с половиной раза», - сказал профессор Камбер.
Среди петрологов, изучающих происхождение, структуру и состав горных пород, преобладает теория о том, что вся мантия Земли была значительно горячее до 2,5 миллиардов лет назад.
Но анализ профессора Камбера состоит в том, что господствующая теория верна только наполовину. Он сказал, что в то время как нижняя мантия была значительно горячее, верхняя мантия, область до 670 км, была не горячее, чем в наши дни.
«Важна верхняя мантия, потому что вулканические породы, которые мы наблюдаем, происходят из верхней мантии», - сказал профессор Камбер.
Чтобы объяснить теорию, профессор Камбер использует аналогию с кем-то, кто пытается согреть свою спальню зимой, включив обогреватель, но не закрыв окна.
"Вы можете производить столько тепла, сколько хотите, но теплее не станет", - сказал он.
На самом деле нас интересует не то, сколько тепла мы производим, а то, насколько тепло было в недрах Земли.
Предположение было: больше тепла, следовательно, было жарче. Но мы показываем: больше тепла, но не жарче.
"Земля производила больше тепла, но и избавлялась от него, открывая, так сказать, больше окон."
Теория исходит из свидетельств, хранящихся в древних горных породах об их уровне оксида магния. Профессор Камбер сказал, что уровни оксида магния в подавляющем большинстве образцов горных пород того времени аналогичны современным лавам, что указывает на сходные температуры.
«Экспериментаторы могут воссоздать условия, которые приводят к плавлению мантии», - сказал профессор Камбер. «И эти опыты без всякого сомнения сообщают нам, что чем горячее мантия, в которой он плавится, тем больше магния в расплаве.
Мы предполагали, что в более старых породах мы найдем больше магния, чем сегодня.
"Есть породы, содержащие больше магния, но они не происходят из верхней мантии".
Теория холодной верхней мантии помогает объяснить образование алмазов, большинство из которых образовались в этот период времени и превратились бы в куски графита, если бы верхняя мантия была слишком горячей.
Статья профессора Камбера, описывающая, как доказательства того, что верхняя мантия была относительно прохладной, с тех пор была подтверждена исследованием, случайно опубликованным несколькими днями позже в журнале AGU100 группой немецких, американских и британских геологов, которые выдвинули аналогичные теория.
Понимание того, что верхняя мантия 2,5 миллиарда лет назад была намного холоднее, чем считалось ранее, также отвечает на другой давний спор, который разделил геологов относительно движения тектонических плит.
Если бы верхняя мантия была намного горячее 2,5 миллиона лет назад, то океанические плиты были бы толще и им было бы трудно двигаться друг под другом.
Новое свидетельство наличия более прохладной верхней мантии, которая взбалтывала бы горячие камни из нижней мантии вверх к поверхности, чтобы высвободить тепло, объясняет, как движущиеся поверх нее плиты могли быстро двигаться и столкнуться с друг друга.
Профессор Камбер сказал, что понимание тепловой эволюции Земли имеет решающее значение для понимания многих аспектов нашей планеты, таких как эволюция атмосферы, появление земли и эволюция жизни.
«Геолог рассматривает нынешнее состояние как накопленную историю за более чем 4 миллиарда лет», - сказал профессор Камбер.
"Мы не сможем полностью понять настоящее, если не поймем этого путешествия."