Когда-то Земля была моложе, а вулканическая лава горячее. Потом планета остыла и лава тоже. И вот выясняется, что совсем недавно — каких-то 90 миллионов лет назад — земные недра извергали такую же горячую лаву, как в древности.
Изверженные горные породы из Коста-Рики, имеющие возраст около 90 миллионов лет, когда-то были выплавлены при температуре более 1600 градусов Цельсия. Это рекорд последних лет — до этого подобные температуры плавления лавы можно найти только в архейскую эру, более 2,5 миллиардов лет назад. Земля тогда была несколько горячее, чем сейчас. Условия на поверхности планеты больше напомнили бы нам современную Венеру; под стать им была и извергающаяся на поверхность лава, потоки которой из-за высокой температуры светились скорее белым светом, нежели красным.
С тех пор земные недра стали прохладнее. Количество радиоактивных элементов в них уменьшилось, а расслоение горных пород под действием гравитации стало значительно спокойнее. Сегодня типичная температура плавления базальтов — 1100–1200 градусов Цельсия. О событиях давних времен геологи судят по оставшимся с тех пор горным породам, среди которых выделяются коматииты – древние лавы, считающиеся одними из наиболее тугоплавких пород на Земле. Их температура плавления — 1600–1800 градусов.
При изучении центральноамериканских лавовых пород выяснилось, что концентрация магния в них выше, чем в архейских коматиитах, а текстуры свидетельствуют о чрезвычайно высокой температуре потока лавы в тот момент, когда он был еще жидким.
«Экспериментальные исследования говорят нам, что концентрация магния базальтов и коматиитов связана с начальной температурой расплава, – говорит Эстебан Газель (Esteban Gazel), один из авторов исследования. – Чем выше температура, тем выше содержание магния в базальтах».
Команда также изучила состав оливина, первого минерала, который кристаллизовался из этих лав. Оливин – светло-зеленый минерал, чрезвычайно полезен как инструмент для изучения условий возникновения потока лавы. Оливины также несут включения стекла и других минералов, которые помогают расшифровать тайны земных глубин.
«Мы использовали оливин в качестве еще одного термометра, чтобы проверить, насколько горячи были эти лавы, когда они начали охлаждаться, – говорит Газель. – Вы можете определить температуру, при которой базальтовая лава начала кристаллизоваться, проанализировав состав оливина и включений шпинели в нем. Чем выше температура, тем больше в оливине будет алюминия, а в шпинели – хрома».
Команда обнаружила, что оливины из Коста-Рики кристаллизуются при температуре около 1600 градусов Цельсия. Это подтверждает рекорд температуры.
Газель и его коллеги предполагают, что Земля все еще может производить расплавы, наподобие коматиитовых. Изученные ими породы, скорее всего, возникли из горячего ядра мантийного плюма Галапагосских островов, который начал производить лаву почти 90 миллионов лет назад и с тех пор остается активным.
Статья ученых доступна в журнале Nature Geoscience.
