Теория прохладной Земли проливает больше света на алмазы

Геолог из QUT опубликовал новую теорию о 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 в соавторстве с профессором Эммой Томлинсон с факультета геологии Тринити-колледжа в Дублине. Исследование ставит под сомнение общую теорию эволюции Земли и предлагает объяснение того, почему мантия Земли была достаточно холодной, чтобы производить алмазы 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 сейчас.

"Мы точно знаем, что в то время Земля производила намного больше тепла - в три-два с половиной раза", - сказал профессор Камбер.

Преобладающая теория среди петрологов, изучающих происхождение, структуру и состав горных пород, заключается в том, что вся мантия Земли была значительно более горячей еще 2,5 миллиарда лет назад.

Но анализ профессора Камбера заключается в том, что преобладающая теория верна только наполовину. Он сказал, что, хотя нижняя мантия была значительно горячее, верхняя мантия, которая занимает площадь до 670 км, была не горячее, чем сегодня.

"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 закрывает окна.

"Вы можете производить столько тепла, сколько захотите, но оно не становится теплее", - сказал он.

"Итак, нас на самом деле интересует не то, сколько тепла мы выделяем, а то, насколько тепло было внутри земли.

"Предположение было: больше тепла, следовательно, было горячее. Но мы показываем: больше тепла, но не горячее.

"Земля производила больше тепла, но также и избавлялась от него, открывая, так сказать, больше окон".

Теория основана на доказательствах, хранящихся в древних породах, об уровне содержания в них оксида магния. Профессор Камбер сказал, что уровни оксида магния в подавляющем большинстве образцов горных пород с той даты похожи на современные лавы, что указывает на то, что температуры были аналогичными.

"Экспериментаторы могут воссоздать условия, которые приводят к плавлению мантии", - сказал профессор Камбер. "И эти эксперименты без всякого сомнения сообщают нам, что чем горячее мантия, при которой она плавится, тем больше магния в расплаве.

"Мы предполагали, что мы найдем больше магния в более старых породах по сравнению с сегодняшним днем.

"Есть породы, в которых больше магния, но они не 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, в которой излагается, как доказательства того, что верхняя мантия была относительно холодной, с тех пор были подтверждены исследованием, случайно опубликованным несколькими днями позже в журнале AGU100 группой немецких, американских и британских геологов, которые выдвинули аналогичную теорию.

Понимание того, что верхняя мантия 2,5 миллиарда лет назад была намного холоднее, чем считалось ранее, также отвечает на еще одну давнюю область спора, которая расколола геологов относительно движения тектонических плит.

Если бы верхняя мантия была намного горячее 2,5 миллиона лет назад, тогда океанические плиты были бы толще и их было бы трудно перемещать друг под другом.

Новые свидетельства более прохладной верхней мантии, которая могла бы выбрасывать горячие камни из нижней мантии вверх к поверхности, чтобы высвободить тепло, объясняют, как плиты, находящиеся на вершине, могли быстро перемещаться и сталкиваться друг с другом.

Профессор Камбер сказал, что понимание тепловой эволюции Земли имеет решающее значение для понимания многих аспектов нашей планеты, таких как эволюция атмосферы, возникновение суши и эволюция жизни.

"Геолог рассматривает нынешнее состояние как накопленную историю более 4 миллиардов лет", - сказал профессор Камбер.

"Мы не сможем полностью понять настоящее, если не поймем это путешествие".