Под толстой земной корой и раскаленными слоями глубоко в ядре Земли скрываются огромные запасы золота и других драгоценных металлов. Ученые долгое время считали, что эти богатства, включающие золото и рутений, остаются запертыми вблизи границы ядра и мантии, в зоне, расположенной на глубине около 3000 километров под землей. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.
Однако новые данные указывают на то, что некоторые из этих металлов постепенно поднимаются вверх в результате вулканических извержений на таких островах, как Гавайи. Наблюдения показывают следы рутения в гавайской лаве, что свидетельствует о медленной утечке из самых глубоких недр Земли.
Многие из этих выводов получены в результате работы Нильса Месслинга из Гёттингенского университета.
«Когда появились первые результаты, мы поняли, что буквально нашли золото! Наши данные подтвердили, что материал из ядра Земли, включая золото и другие драгоценные металлы, просачивается в земную мантию», — заявил Месслинг.
Он и другие исследователи обнаружили в лаве химические следы, указывающие на то, что металлы могут мигрировать из ядра на поверхность.
Данная работа согласуется с более ранними исследованиями, указывающими на наличие различных изотопов вольфрама в некоторых вулканических породах. Сравнивая точные изотопные соотношения, исследователи выявили аномалии, которые можно объяснить только наличием скрытого источника в глубинах планеты.
«Наши результаты показывают не только то, что ядро Земли не так изолировано, как предполагалось ранее», — пояснил профессор Маттиас Вильбольд из Гёттингенского университета. «Теперь мы также можем доказать, что огромные объемы перегретого мантийного материала , несколько сотен квадриллионов метрических тонн породы, образуются на границе ядра и мантии и поднимаются к поверхности Земли, образуя океанические острова, такие как Гавайи».
Большая часть этих свидетельств была обнаружена в расплавленных породах, питающих вулканы Гавайев. Эти детали позволяют понять, как металлы, связанные в ядре, могут перемещаться под воздействием потоков магматических флюидов в более мелкие области.
По человеческим меркам этот процесс медленный, однако даже крошечный восходящий поток на протяжении миллионов лет может перенести значительные количества ценных элементов.
Некоторые виды золота и родственных металлов, используемых в современных технологиях, когда-то могли находиться вблизи центра Земли. Драгоценные металлы необходимы в таких областях, как возобновляемая энергетика, электроника и медицинские приборы.
Точные масштабы этого движения все еще изучаются, но эта возможность поднимает новые вопросы о том, как образуются месторождения полезных ископаемых.
Эксперты также отмечают, что дефицит золота на поверхности обусловил его исторический статус и роль в качестве валюты. Понимание того, что его следы просачиваются в мантию из глубоких недр, может изменить представления ученых о распределении металлов и эволюции планет.
Ранее геологи представляли себе ядро месторождения как изолированный резервуар, отгороженный тысячами километров плотных горных пород. Однако недавние данные ставят под сомнение это представление и указывают на медленный, но устойчивый обмен материалами.
Вопрос о том, продолжались ли эти взаимодействия с самых ранних этапов истории Земли, остается актуальным предметом исследований.
Исследователи подчеркивают, что нынешний поток металла из ядра Земли слишком мал, чтобы вызвать золотую лихорадку. Вместо этого они рассматривают это как геологическое явление, демонстрирующее, как внутренние процессы Земли продолжают формировать ее поверхность неожиданным образом.
Движение изотопов рутения также указывает на типы материала, из которого первоначально образовалась Земля. Исследователи полагают, что ядро планеты сохранило химический состав древних строительных блоков, отличающийся от того, что было добавлено впоследствии в процессе поздней аккреции.
Это означает, что некоторые металлы, поднимающиеся сегодня из вулканических шлейфов, могут быть остатками самых ранних этапов формирования Земли, что позволит получить редкую информацию о событиях, произошедших более 4,5 миллиардов лет назад.
«Еще предстоит доказать, действовали ли эти процессы, которые мы наблюдаем сегодня, и в прошлом. Наши выводы открывают совершенно новую перспективу на эволюцию внутренней динамики нашей родной планеты», — отметил Месслинг.
Некоторые ученые предполагают, что выбросы горных пород, содержащие металлы, могли вызвать геохимические различия в океанах и атмосфере на протяжении длительных периодов времени.
Они также рассматривают, как эти плюмы могут влиять на вулканические островные цепи и распределение определенных месторождений полезных ископаемых.
Эти результаты важны не только для геологов. Наличие материалов, образовавшихся из ядра Земли, вблизи поверхности может повлиять на то, как ученые моделируют тепловой поток Земли, генерацию магнитного поля и конвекцию в глубинах мантии.
Помимо академического интереса, подтверждение обмена между ядром и мантией может в будущем повлиять на то, как мы будем находить и оценивать минеральные ресурсы, особенно в вулканических регионах, которые ранее оставались без внимания.
Следующие шаги включают в себя точное определение скорости потока металлов из ядра Земли и того, как они поднимаются через мантию Земли. Изотопные измерения других элементов могли бы дать еще больше информации о составе внутренних зон нашей планеты.
Эти измерения помогут исследователям разгадать более глубокие вопросы о формировании планет, продолжающемся обмене между слоями и происхождении металлов, которые обеспечивают работу важнейших технологий. Эти знания могут переосмыслить устоявшиеся представления и раскрыть новые грани сложности Земли.
