Исследователи из Центра геодинамики Университета Эхимэ в Японии разгадали одну из давних тайн планетологии: куда исчез азот из мантии Земли, если его концентрация в атмосфере столь высока. Оказалось, что около 4,6 миллиарда лет назад, в эпоху формирования Земли, основная часть азота поглотилась ядром из-за уникальных условий тогдашнего магматического океана. Это помогает понять, почему в мантии содержание азота значительно уступает количествам углерода и аргонома.
На ранних этапах своего существования Земля представляла собой раскаленный магматический шар, океан глубиной более 1000 км. Тяжелые элементы, такие как железо, опускались к центру, образуя ядро, тогда как более легкие минералы формировали мантию. Эти процессы затронули и летучие компоненты — азот, углерод, аргон — которые распределялись между ядром, мантией и космическим пространством. Суперкомпьютер позволил ученым смоделировать условия с давлением 135 ГПа (1,35 миллиона атмосфер) и температурой до 5000 К. В результате они установили, что азот в таких условиях предпочитает соединяться с железом ядра в 100 раз активнее, чем оставаться в мантии. В то время как углерод менее склонен к такому переходу, а аргон вообще не взаимодействует с ядром.
Моделирование также показало, что в магматическом океане азот существовал в ионной форме, но под высоким давлением его атомы становились нейтральными, устремляясь к железу ядра. Если 5–10% массы Земли были образованы метеоритами, более 80% азота переместилось в ядро, оставив его лишь в следовых количествах в мантии. Вследствие этого углерод сохранился в мантии, что обусловило высокое отношение углерода к азоту, а аргон, не нашедший своего места в ядре или мантии, оказался в атмосфере.
Источник: iXBT
