Международная группа исследователей из Наньянского технологического университета (Сингапур) нашла вероятное объяснение одной из давних геохимических загадок: куда делся значительная часть древнего свинца, который должен был присутствовать в земной коре.

Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.

Парадокс «пропавшего» свинца

Свинец — важный элемент для геологической датировки, поскольку его изотопы позволяют определять возраст пород и отслеживать процессы, происходившие в истории Земли. Однако учёные давно заметили несоответствие: в породах земной коры обнаруживается значительно больше «молодого» свинца, чем должно быть, в то время как древний свинец словно «исчез».

Новое исследование предлагает решение этой загадки: недостающий древний свинец, скорее всего, не исчез, а опустился глубоко в мантию Земли и находится там в виде устойчивых соединений.

Сульфиды свинца в экстремальных условиях

Учёные провели моделирование поведения соединений свинца с серой при давлениях и температурах, характерных для глубоких слоёв мантии. Расчёты показали, что сульфид свинца способен образовывать очень стабильные кристаллические структуры, которые выдерживают температуры до 5000 °C и остаются твёрдыми даже в таких экстремальных условиях.

Благодаря этому древний свинец мог на протяжении миллиардов лет сохраняться в изолированных «резервуарах» мантии, не поднимаясь к поверхности и не смешиваясь с другими элементами.

Почему свинец иногда всё же появляется

Исследование также объясняет, почему в вулканических породах иногда обнаруживают следы древнего свинца. При определённых условиях некоторые сульфидные соединения могут частично плавиться и постепенно мигрировать вверх вместе с магматическими потоками. Это позволяет небольшим количествам свинца возвращаться в земную кору.

Значение открытия

По мнению авторов работы, полученные результаты помогают закрыть важный пробел в понимании геохимической эволюции Земли. Они также могут быть полезны для изучения процессов, происходящих в недрах других планет земной группы.

Вкратце

Учёные из Наньянского технологического университета объяснили, куда мог исчезнуть древний свинец с поверхности Земли. Согласно их моделированию, значительная часть этого элемента опустилась глубоко в мантию и находится там в виде устойчивых сульфидных соединений, способных выдерживать температуры до 5000 °C. Эти соединения остаются стабильными в изолированных резервуарах мантии миллиарды лет, что объясняет парадокс «пропавшего» свинца. При определённых условиях часть свинца может возвращаться в кору вместе с магмой. Работа опубликована в журнале Nature Communications.