Стало известно, где в недрах Земли скрывается недостающая часть древнего свинца

Фото из открытых источников

Геологам долгое время не давала покоя загадка огромного объёма свинца, недостающего в земной коре. Новые исследования, что провели ученые из Наньянского технологического университета (NTU), обосновывают версию, что этот элемент может быть скрыт в мантии планеты под действием колоссального давления. Результаты работы, опубликованные в журнале Nature Communications, предлагают ответ на давний вопрос о том, как свинец ведет себя в глубоких недрах Земли.

Геологами долгое время использовался свинец в качестве естественной летописи Его изотопы, отличающиеся друг от друга числом нейтронов, дают важную информацию о далёком геологическом прошлом Земли. Три из четырех форм элемента: свинец-206, свинец-207 и свинец-208 — являются радиогенными, то есть, со временем они образуются при распаде урана или тория. Четвертая форма, свинец-204 – первичная, существовавшая на нашей планете изначально.

Постоянная скорость распада изотопов позволяет точно датировать образцы. Долгое время эксперты не могли понять причин разницы в уровнях содержания этого элемента между древними метеоритными образцами и поверхностными пластами.

Анализ поверхностных образцов даёт намного больше молодого свинца, чем ожидалось. Что позволяет высказать версию, что Земля гораздо моложе метеоритов, что её формировали, но это невозможно «по определению». Место, где мог прятаться весь древний свинец, из которого сформирована Земля, долгое было загадкой, но одно из объяснений приобрело некототрую популярность.

Часть ученых полагает, что большинство этого древнего свинца утонуло в расплавленном ядре Земли ещё при формировании планеты, но точный механизм этого механизма был непонятен. Команда NTU сосредоточилась на том, как свинец хранится в недрах Земли, отмечая его высокую вероятность соединяться с серой.

Было проведено компьютерное моделирование соединения сульфида свинца в условиях экстремальных температур и при давлении, что характерно для глубоких слоев мантии, с применением мощного программного обеспечения CALYPSO. Они отметили, что данное соединение оказалось на редкость стабильным, оно демонстрирует способность выдерживать экстремальные температуры, близкие к 5000 °C и оставаться при этом твердым. В подобных условиях древний свинец мог накапливаться в скрытых резервуарах в мантии, никогда не вступая в контакт с ураном или торием и не поднимаясь к поверхности. Что соответствует данным, что раньше сбивали с толку экспертов, по поводу очень низкой доли первичного свинца на поверхности планеты.

При моделировании сульфид свинца в данных условиях образовал две новые химические структуры. PbS₂, по всей видимости, остается твердой в самых суровых условиях, тогда ка, PbS₃ имеет более низкую температуру плавления. Значит, последний формат может просачиваться к поверхности планеты, и сегодня его находят в вулканических породах.

Благодаря новому пониманию эксперты теперь имеют больше возможностей понимать не только геологию Земли, но и то, как формируются и развиваются другие планеты.