Магма глибоко в мантії Землі, яка піднімається, утворюючи континентальну кору, за своєю суттю відрізняється від магми, яка просочується з серединно-океанічних хребтів. Розплавлений матеріал, який виривається з вулканів на сушу, містить менше заліза, що робить його значно легшим. Це основа, яка дозволяє суші плавати над земною мантією, тоді як океанічна кора утворює нижній басейн.
Проте експерти можуть лише здогадуватися, чому така різниця існує. Тепер головна гіпотеза про джерело вулканічної магми, яка сформувала континентальну кору, потрапила під пильну увагу вчених у США.
У 2018 році дослідники припустили , що збіднена залізом природа континентальної кори походить від того, як тектонічні плити взаємодіють одна з одною в зонах субдукції. Коли одна плита прослизає під іншу, стверджують автори, тиск кристалізує силікатний матеріал у магмі, що піднімається, висмоктуючи залізо з розплавленої породи в процесі.
Геолога Елізабет Коттрелл не переконала.
За її словами, для видалення заліза шляхом кристалізації силікату потрібен дуже високий тиск, а деякі частини земної кори, де тече залізодефіцитна магма, просто не такі товсті.
«Тож тиск не дуже високий», — пояснює Коттрелл, який працює зі Смітсонівським національним музеєм природної історії.
Моделюючи тепло і тиск цих зон субдукції в лабораторії, Коттрелл і її колега Меган Холікросс, атмосферолог з Корнельського університету, виміряли рівні заліза та оксиду заліза в змодельованій континентальній корі.
Вони використовували поршневий циліндр, який може пресувати крихітні зразки розплавлених порід під високим тиском і температурами, щоб відповідати умовам магматичних осередків у земній корі.
Навіть за тиску, який у 15 000-30 000 разів перевищує атмосферу Землі, кристали силікатного матеріалу, відомого як гранат, не змогли видалити достатньо заліза з породи, щоб пояснити унікальний склад континентальної кори Землі.
Кристалізація гранату, кажуть автори , «навряд чи відповідальна» за «тенденцію виснаження заліза, яка спостерігається в континентальній корі».
«Більш імовірно, що умови в мантії Землі під континентальною корою створюють ці умови окислення», — каже Коттрелл.
«Якщо це не кристалізація гранату в корі, а щось про те, як магми надходять із мантії, тоді що відбувається в мантії?»
Лише цього року вчені за допомогою сейсмічних хвиль виявили новий шар частково розплавленої породи, що ховається глибоко в надрах Землі, що може кардинально змінити наше розуміння того, як мантія викидає магму.
Один із колег Коттрелла зараз досліджує, чи може окислена сірка відігравати роль у видаленні заліза з мантійної магми до її виверження.
Таємниця продовжується.
