Согласно оценке вулканических горячих точек, опубликованной в журнале Nature Geoscience, лава из горячих точек, извергающихся на Гавайях, Самоа или в Исландии, вероятно, происходит из всемирного однородного резервуара в мантии Земли.
Результаты исследования свидетельствуют о том, что мантия Земли гораздо более однородна в химическом отношении, чем считали ученые ранее, и что лавы приобретают свои уникальные химические «ароматы» только по пути к поверхности.
«Это открытие буквально переворачивает наши представления о горячих точках лавы и мантии с ног на голову», — сказал соавтор исследования Маттис Смит из Университета Британской Колумбии. «В некотором смысле лавы Земли очень похожи на само человечество — прекрасно разнообразная популяция с общим предком, которая развивалась по-разному, где бы она ни находилась».
Исследование мантии Земли осложняется тем, что ее нельзя взять на пробу напрямую. Вместо этого ученым приходится заниматься геологической детективной работой; они изучают эту важную часть нашей планеты с помощью анализа следовых элементов и изотопов лавы, которая выходит из мантии и извергается океаническими вулканами по всему миру.
Значительные различия в составе этих лав, а также предположение о том, что изотопный состав магмы не меняется между ее источником и поверхностью, привели к общему мнению, что мантия содержит отдельные резервуары разного возраста, расположенные в разных регионах и образованные разными процессами.
Наблюдения, проведенные Смитом и соавтором Коойманом из отдела наук о Земле Шведского музея естественной истории, указывают на то, что реальность может быть совершенно иной.
«Рассмотрев определенный набор элементов, мы смогли выявить химические эффекты различных процессов, которые воздействуют на расплавы магмы на пути к поверхности, и обнаружить, что все лавы горячих точек на самом деле имеют одинаковый начальный состав», — сказал Смит. «Лавы выходят наружу по-разному только потому, что магмы взаимодействуют с разными типами пород по мере своего подъема».
Мантия Земли представляет собой бурлящий слой расплавленного и полурасплавленного материала, составляющий около 84% объема планеты, который находится между железным ядром и поверхностной корой. Когда магма, полученная из мантии, проникает в кору и извергается на поверхность, она называется лавой.
Знание того, из чего состоит мантия, имеет решающее значение для понимания того, как образовалась наша планета и как мантия развивалась с течением времени. Это также может дать подсказки относительно того, почему мантия ведет себя именно так, как она себя ведет, как она управляет тектоникой плит и какова ее роль в глобальном цикле элементов.
Помимо того, что анализ пролил совершенно новый свет на горячие точки лавы в океанических частях мира, он также выявил захватывающую новую связь с базальтовыми лавами на континентах. Эти расплавы, содержащие алмазоносные кимберлиты, принципиально отличаются от магм, обнаруженных в океанических горячих точках. Тем не менее, они, как оказалось, имеют одного и того же магматического «предка».
«Это открытие меняет правила игры, когда речь идет о моделях химической эволюции Земли и о том, как мы смотрим на глобальные циклы элементов», — сказал Смит. «Мантия не только гораздо более однородна, чем считалось ранее, она, вероятно, больше не содержит «первичных резервуаров» — сущностей, которые когда-то были необходимы для объяснения данных, но никогда не могли быть согласованы с концепцией мантийной конвекции».
«Эта модель объясняет наблюдения простым способом и допускает множество новых гипотез для будущих глобальных геохимических исследований», — сказал Коойман.
