Международная группа исследователей при помощи рентгеновской интерферометрии изучили поведение силикатных жидкостей - расплавов пород, из которых в основном состоит мантия Земли. В результате удалось подтвердить гипотезу о существовании в далеком прошлом на Земле двух океанов магмы. Статья ученых появилась в журнале Nature, а ее краткое изложение приводится на сайте Phys.org.
В рамках исследования образец породы - тонкий базальтовый «блин» диаметром 20 микрометров - помещался между двумя алмазными наковальнями. При помощи лазерного луча базальт разогревался до температуры 3 тысяч градусов Цельсия. Породу облучали короткими периодами, чтобы не перегревать наковальни. После этого породу облучали мощным рентгеновским лучом. По дифракционной картине ученые судили о строении расплава силиката.
В результате ученым удалось установить, что при давлении в 35 гигапаскалей структура расплава меняется - координационное число (количество близких атомов-соседей у отдельно взятого атома расплава) увеличивается с 4 до 6. В свою очередь, плотность вырастает с 2,7 грамма на кубический сантиметр до 5 граммов на кубический сантиметр. Всего в работе давление доходило до 60 гигапаскалей - это соответствует глубине залегания породы в 1400 километров.
По словам ученых, столь существенное различие свойств расплава при низком и высоком давлении является аргументом в пользу гипотезы о двух океанах магмы. По этой гипотезе в далеком прошлом, когда Земля представляла собой преимущественно расплавленную массу, мантия была разбита на две части - менее плотный поверхностный слой и более плотный глубинный. Эти два слоя были разделены прослойкой кристаллической породы.
Гипотеза о двух океанах позволяет прояснить существующее на первый взгляд противоречие между оценками скорости остывания магмы и временем, которое поверхность Земли провела в расплавленном состоянии (последнее гораздо меньше расчетного). Если два океана действительно существовали, то скорость застывания поверхности планеты должна была быть много выше расчетной.