До того, как Земля стала голубой планетой, её поглотил океан магмы. Новое исследование позволяет лучше понять, как эти магматические океаны изменялись с течением времени, и как повлияли на формирование атмосферы планет.

Целью исследования было смоделировать процесс кристаллизации магматических океанов Земли и Марса, используя информацию о химическом составе ранних атмосфер каменистых планет, сохранившейся в нереакционноспособных благородных газах. Учёные создали модели, которые учитывают поведение двухвалентного и трёхвалентного железа при кристаллизации магмы в мантии.

Модели включают новые расчёты, которые фиксируют, как различные типы минералов кристаллизовались с разной скоростью, изменяя химический состав расплавленной породы и атмосферы. Исследовательская группа протестировала модель с различными начальными глубинами магматического океана и химическим составом, чтобы увидеть, какая комбинация создаст атмосферы, которые, как известно, существовали вокруг ранней Земли и Марса.

Мы обнаружили, что для Земли модели, которые начинаются с неглубокого магматического океана, превосходят модели, которые начинаются с полностью расплавленной мантии. Неглубокий магматический океан может указывать либо на мантию, которая была лишь частично расплавлена, либо на полностью расплавленную мантию, которая начала затвердевать с середины, при этом самые внутренние и самые внешние слои оставались расплавленными в течение некоторого времени

Лора Шефер, ведущий автор исследования

Что касается Марса, то ни одна из моделей не совпала с результатами предыдущих исследований ранней атмосферы Красной планеты, если только первоначальный состав магмы не содержал более низкого уровня трёхвалентного железа, чем предполагалось.

«Эти результаты ведут к более глубокому пониманию того, как формируются каменистые планеты, такие как Земля и Марс, а также подчеркивают необходимость дополнительных экспериментальных исследований поведения железа в расплавленной породе», — подчеркнула Шефер.

Исследование опубликовано в журнале Journal of Geophysical Research: Planets и открывает новые возможности для понимания эволюции магматических океанов и формирования атмосферы планет.