Вскоре после образования Земли, когда глубинные слои были магматическим океаном, на поверхности образовалась твердая кора. Хрупкая оболочка просуществовала недолго и исчезла из-за астероидных бомбардировок. Ее остатки сохранены в древнейших кратонах континентов. О эволюции протокоры известно немного, а ее состав вызывает споры. В новой работе ученые смоделировали процессы образования первичной континентальной коры, опираясь на анализ рассеянных элементов.
Доказано, что планеты земной группы проходили стадию магматического океана. Тепло для его образования поставляла продолжающаяся аккреция вещества и астероидные удары. Из кипящей магмы при температуре примерно 1000 градусов Цельсия выпадали железные капли, тонувшие и формирующие… ядроБолее лёгкие силикатные минералы поднимались к поверхности и затвердевали, образуя первичный земной панцирь. На Земле эти процессы проходили в первую сотню миллионов лет её существования — с 4,5 до 4,4 миллиарда лет назад.
По обычной теории, первая кора имела базальтовый состав, так как образовалась из вещества, напоминающего по составу… хондритовому. Это известно из анализа метеоритов.
Мало внимания уделяли литофильными элементами — имеющим сродство к кремнию, рассеянными по участкам протоколам. В них же заключены указания на материнское вещество, из которого образовалась современная континентальная кора. Учёные из Австралии, Великобритании и Франции решили заняться этой проблемой. Их статья… вышла в журнале Nature.
Новое исследование моделирует процесс выделения протоколы из мантии после образования ядра, отличаясь от традиционных подходов. Авторы исходят из того, что в процессе затвердевания магматического океана и роста ядра создались восстановительные условия. Расплава разделился на железную фракцию, остаточный ультраосновной расплав превратился в мантию, а небольшая фракция легкого силикатного состава поднялась вверх, обогащаясь по пути несовместимыми литофильными элементами.
Новая модель позволяет понять, как возникли аномалии неодима-142. Это редкий элемент из группы лантаноидов, образовавшийся из самария-146 с периодом полураспада 103 миллиона лет. Активность самого элемента наблюдалась лишь в самом начале формирования планеты. Система 146Sm-142Наличие данных по периоду Нd крайне важно для исследования начальной стадии формирования планет внутренней группы, практически полностью утраченной в геологическом прошлом.
В старинных горных породах обнаружили отклонения от нормы знака «+» и «-«. 142Наличие неоднородности протокоры объясняется различными гипотезами, например тектоникой плит. Новая модель показала, что это необязательно: протокора обладала нужными свойствами независимо от субдукции. Первичная континентальная кора, богатая кремнием и противопоставляемая базальтовой, должна была существовать в первые сотни миллионов лет, что ранее считалось невозможным. Она могла стать исходным материалом для горных пород архея, сохранившихся до наших дней.
Авторы статьи считают, что разработанная ими модель разрешила ряд старых проблем, среди которых «следы субдукции» в цирконах формации Джек-Хиллз Австралии возрастом 4,3 миллиарда лет. Это возможно при условии переработки первичной коры и включения её материала в последующий цикл выплавки новой земной коры.