Ядро Землі може й досі передавати хімічні елементи у верхні шари планети, зберігаючи сліди матеріалів, які потрапили сюди ще під час формування Сонячної системи. Про це свідчить нове дослідження китайських геофізиків, які виявили ознаки тривалого обміну речовинами між ядром і мантією.
На початку своєї історії, приблизно 4,5 мільярда років тому, Земля була розпеченою кулею з глобальним океаном магми. Під час охолодження планети важкі метали опустилися до ядра, а легші речовини сформували мантію та кору. Учені досі з’ясовують, чи зберегли глибокі шари Землі первісний хімічний склад, чи він постійно змінювався через взаємодію з ядром.
Команда з Університету науки й технологій Китаю використала комп’ютерне моделювання з підтримкою машинного навчання, щоб дослідити поведінку водню за екстремальних температур і тиску всередині планети.
Особливу увагу науковці приділили співвідношенню звичайного водню та його важчого ізотопу — дейтерію. Моделі показали, що під час кристалізації первісного магматичного океану різниця між їхнім розподілом у мінералах і розплаві мала бути незначною. Тому сучасні ізотопні відмінності навряд чи є лише незмінною спадщиною раннього формування Землі.
Додаткові докази дослідники знайшли в океанічних острівних базальтах — вулканічних породах, які утворюються завдяки підйому гарячої речовини з глибин мантії. Такі породи, зокрема з Ісландії та острова Баффінова Земля, містять хімічні сигнали, сумісні з надходженням первісного водню з глибин планети.
На користь цієї версії свідчать також співвідношення ізотопів гелію та вольфраму. Гелій-3 зберігає сліди первісної речовини Сонячної туманності, тоді як певні ізотопи вольфраму можуть допомогти простежити перенесення матеріалу з ядра до мантії.
У сукупності ці дані підтримують гіпотезу, що обмін речовинами між ядром і мантією триває протягом геологічної історії Землі. Водночас дослідження спирається на моделювання та геохімічні свідчення: воно не означає, що вчені безпосередньо спостерігали витік ядра.
Результати роботи опубліковано в журналі Science Advances.