Исследователи говорят, что извлеченные из мантии породы имеют большее сходство с теми, которые присутствовали на ранней Земле, а не с более распространенными породами, которые составляют наши континенты сегодня. Кредит: профессор Йохан Лиссенберг
Ученые обнаружили первый длинный участок горных пород, которые образовались в мантии Земли — слое, находящемся под корой и являющемся крупнейшим компонентом планеты.
По словам команды, эти породы помогут раскрыть роль мантии в происхождении жизни на Земле, вулканическую активность, возникающую при ее плавлении, и то, как она управляет глобальными циклами важных элементов, таких как углерод и водород.
Почти непрерывные 1268 метров мантийной породы были извлечены из «тектонического окна», участка морского дна, где породы мантии были обнажены вдоль Срединно-Атлантического хребта, во время экспедиции 399 «Строительные блоки жизни, массив Атлантиды» океанического бурового судна JOIDES Resolution весной 2023 года.
С учетом попыток, предпринимавшихся еще в начале 1960-х годов, извлечение стало рекордным достижением под руководством Международной программы по исследованию океана, международного консорциума морских исследований из более чем 20 стран, который извлекает керны — цилиндрические образцы осадков и горных пород — со дна океана для изучения истории Земли.
С тех пор экспедиционная группа составляет опись извлеченных мантийных пород, чтобы понять их состав, структуру и контекст.
Их статья «Длинный участок серпентинизированного обедненного мантийного перидотита», опубликованная в Science, раскрывает более обширную историю плавления извлеченных пород, чем ожидалось.
Ведущий автор, профессор Йохан Лиссенберг из Школы наук о Земле и окружающей среде Кардиффского университета, сказал: «Когда мы извлекли породы в прошлом году, это было крупным достижением в истории наук о Земле, но, более того, их ценность заключается в том, что ядра мантийных пород могут рассказать нам о составе и эволюции нашей планеты».
Профессор Йохан Лиссенберг (слева) и его коллеги анализируют керны, которые были извлечены из «тектонического окна» на Срединно-Атлантическом хребте. Автор: Лесли Андерсон, Exp. 399, JRSO_IODP
«Наше исследование начинается с изучения состава мантии путем документирования минералогии извлеченных пород, а также их химического состава.
«Наши результаты отличаются от того, что мы ожидали. В породах гораздо меньше минерала пироксена, и в породах очень высокая концентрация магния, и то и другое является результатом гораздо большего плавления, чем мы могли бы предсказать». «
Это плавление произошло, когда мантия поднялась из более глубоких частей Земли к поверхности.
Результаты дальнейшего анализа этого процесса могут иметь серьезные последствия для понимания того, как магма образуется и приводит к вулканизму, утверждают исследователи.
«Мы также обнаружили каналы, по которым расплав транспортировался через мантию, и поэтому мы можем проследить судьбу магмы после того, как она сформировалась и движется вверх. на поверхность Земли.
«Это важно, поскольку это говорит нам о том, как плавится мантия и питает вулканы, особенно те, что находятся на дне океана и отвечают за большую часть вулканизма на Земле. Доступ к этим мантийным породам позволит нам установить связь между вулканами и конечным источником их магм».
Исследование также предоставляет предварительные результаты о том, как оливин, распространенный минерал в мантийных породах, реагирует с морской водой, что приводит к серии химических реакций, в результате которых образуется водород и другие молекулы, которые могут питать жизнь.
Экспедиция 399 «Строительные блоки жизни, массив Атлантида» океанического бурового судна JOIDES Resolution, которое извлекло 1268 м почти сплошной мантийной породы весной 2023 года. Кредит: Томас Ронге (Эксп. 399, JRSO_IODP)
Ученые полагают, что это могло быть одним из основополагающих процессов в зарождении жизни на Земле.
Доктор Сьюзан Кью Лэнг, научный сотрудник по геологии и геофизике в Океанографическом институте Вудс-Хоул, которая была одним из руководителей экспедиции и частью команды, продолжающей анализировать образцы горных пород и жидкостей, сказала: «Горные породы, которые присутствовали на ранней Земле, имеют большее сходство с теми, которые мы извлекли во время этой экспедиции, чем более распространенные породы, которые составляют наши континенты сегодня».
«Их анализ дает нам критический взгляд на химическую и физическую среду, которая могла существовать на ранних этапах истории Земли и которая могла бы обеспечить постоянный источник топлива и благоприятные условия на протяжении геологически длительных периодов времени для существования самых ранних форм жизни».
Международная группа из более чем 30 ученых из экспедиции JOIDES Resolution продолжит свои исследования извлеченных кернов для решения широкого круга проблем.
Доктор Эндрю Маккейг, доцент Школы Земли и окружающей среды Университета Лидса, который был ведущим инициатором 399-й экспедиции и со-главным научным сотрудником экспедиции, добавил: «Все участники 399-й экспедиции, начиная с первое предложение в 2018 году, может гордиться достижениями, описанными в этой статье.
«Наша новая глубокая дыра станет типовым разрезом на десятилетия вперед в таких разнообразных дисциплинах, как процессы плавления в мантии, химический обмен между горными породами и океаном, органическая геохимия и микробиология. Все данные экспедиции будут полностью доступны, что станет примером того, как следует вести международную науку».
Дополнительная информация: К. Йохан Лиссенберг, А. длинный разрез серпентинизированного обедненного мантийного перидотита, Science (2024), DOI: 10.1126/science.adp1058, www.science.org/doi/10.1126/science.adp1058
. Информация журнала: Наука
Предоставлено Океанографическим институтом Вудс-Хоул
