Получены новые данные о составе нижней мантии Земли

В объёме мантии Земли выделяются верхняя и нижняя области, а также переходная зона. Границы этих слоёв определены довольно чётко и соответствуют участкам резкого изменения скорости распространения сейсмических волн, которая зависит от упругости и плотности среды.

Никаких оснований не доверять сейсмологическим исследованиям нет, поэтому ученые продолжают спорить лишь о минералогическом и химическом составе вещества мантии. Большинство исследователей уверено в том, что в верхней мантии преобладает перидотит — порода, слагаемая преимущественно оливином и пироксеном. Сдвиги скоростей распространения волн в переходной зоне при этом связывают со структурной перестройкой оливина, а именно — с превращением оливина в вадслеит. Такой полиморфный переход свидетельствует о том, что содержание кремния в верхней и нижней мантии должно быть примерно одинаковым.

Однако, это заключение противоречит результатам исследования хондритов (метеоритов, предположительно близких по составу к материалу, из которого была «построена» Земля). Геофизики установили, что кремния в хондритах заметно больше, чем в верхней мантии, и теперь пытаются отыскать скрытые запасы этого элемента в недрах Земли. Часть исследователей считают, что кремний скрывается в ядре, а их противники утверждают, что его концентрация возрастает в нижней части мантии.

Японцы решили разобраться в этом вопросе. Взяв образцы двух минералов (силикат-перовскита (Mg, Fe)SiO³ и магнезиовюстита (Mg,Fe)O), которые присутствуют в нижней мантии, ученые оценили соответствующие им скорости распространения поперечных волн. При измерениях экспериментаторы создавали температуру и давление, характерные для глубоких слоёв нижней мантии, а собранную информацию сопоставляли с модельными расчётами и сейсмологическими данными.

В итоге выяснилось, что объёмная доля перовскита в нижней мантии чрезвычайно велика (превышает 93%). Если это действительно так, недостающий кремний можно считать найденным.

Коллеги авторов предостерегают от поспешных выводов, указывая на погрешности в измерении температуры, которые могли привести к ошибкам. «Работа, безусловно, интересная, но я всё же предлагаю не спешить с выводами и подождать новых опытных данных», — говорит сотрудник Университета Стони-Брук Баошэн Ли (Baosheng Li).

Отчёт о новых экспериментах опубликован в журнале Nature.