Во время своего формирования многие скалистые планеты покрыты огромным океаном магмы. Новое исследование моделирования дает новое представление об океанах магмы на ранней Земле и Марсе. Фото: Мериканто через Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0.
Прежде чем Земля стала голубой планетой, она была охвачена совершенно другим океаном: огромным, глубоким океаном магмы, простирающимся на сотни, а возможно, даже тысячи километров.
По мере того как океан магмы ранней Земли охлаждался и затвердевал, различные типы минералов кристаллизовались с разной скоростью, поэтому химический состав расплавленной породы со временем менялся. И когда магма выпустила газы в атмосферу ранней Земли, химический состав атмосферы также изменился.
Во время своего формирования Марс и многие другие каменистые планеты прошли аналогичные стадии магматического океана. Однако, поскольку все это произошло в далеком прошлом для Земли и Марса, а также в далеком космосе для более молодых скалистых планет, очень трудно точно знать, как все это произошло. Однако информация о химическом составе ранних атмосфер каменистых планет сохраняется в нереакционноспособных благородных газах.
Теперь Шефер и его команда представляют новые модели, моделирующие, как магматические океаны Земли и Марса могли меняться с течением времени по мере их кристаллизации, используя эти атмосферные подсказки и информацию о химии железа. Исследование опубликовано в журнале Geophysical Research: Planets.
Модели включают новые расчеты, которые показывают, как ведет себя двухвалентное (восстановленное) и трехвалентное (окисленное) железо при кристаллизации магмы в мантии. Исследовательская группа протестировала модель с различными первоначальными глубинами магматического океана и химическим составом, чтобы увидеть, какая комбинация создаст атмосферу, которая, как они знают, существовала вокруг ранней Земли и Марса.
Исследователи обнаружили, что для Земли модели, которые начинаются с неглубокого океана магмы, превосходят модели, которые начинаются с полностью расплавленной мантии. Неглубокий океан магмы может указывать либо на мантию, которая была расплавлена лишь частично, либо на полностью расплавленную мантию, которая начала затвердевать из своей середины, при этом самые внутренние и самые внешние слои оставались расплавленными в течение некоторого времени.
Что касается Марса, ни одна из моделей не согласовалась с результатами предыдущих исследований ранней атмосферы Красной планеты, если только первоначальный состав магмы не содержал более низких уровней трехвалентного железа, чем, как считается, он содержал.
Эти результаты ведут к более глубокому пониманию того, как формируются каменистые планеты, такие как Земля и Марс, а также подчеркивают необходимость дополнительных экспериментальных исследований поведения железа в расплавленной породе.
Информация от: Американским геофизическим союзом.
