В некоторых лавах Исландии и канадской Баффиновой Земли водород настолько «легкий», что его не удается объяснить ни одной привычной моделью мантии. Новая работа в журнале Science Advances закрыла одну из версий почти полностью: остывание древнего магматического океана такой след оставить не могло. Остается вариант, который еще недавно звучал экзотично, — ядро Земли миллиарды лет отдает мантии воду, точнее водород.
Статья «Hydrogen isotopes reveal water leakage from the core» вышла 9 октября 2026 года в 41-м выпуске журнала (Science Advances). Авторы — Юй Чжан, Вэньчжун Ван, Чжунцин У и Бовэнь Чэнь; расчеты выполняли на суперкомпьютере Научно-технического университета Китая (USTC). Широкая публика узнала о работе на этой неделе, после пересказов в научно-популярных изданиях, и запрос «ядро Земли» попал в тренды Google в Украине.
Что именно нашли в лавах?
Ключ ко всей истории — дейтерий, тяжелый изотоп водорода. Геохимики выражают его долю величиной δD: чем она отрицательнее, тем меньше в образце тяжелого водорода по сравнению со стандартом морской воды.
- В современной верхней мантии δD держится примерно от −80 до −60 промилле.
- Более ранние измерения лав Баффиновой Земли и Исландии давали значения до −218‰.
- Свежие замеры базальтов Баффиновой Земли — −144 ± 24‰. Это все равно намного «легче» нормы.
Раньше такие цифры объясняли так: глубоко в мантии сохранился запас первичного водорода, похожего на тот, что был в протосолнечной туманности. Проверить, мог ли этот запас сложиться при застывании магматического океана юной Земли, количественно до сих пор никто не пробовал.
Кто и как это проверил?
Команда смоделировала, как водород и дейтерий распределяются между расплавом и тремя главными «водоносными» минералами глубин: бриджманитом, рингвудитом и вадслеитом. Для этого использовали интегралы по траекториям — метод, который учитывает квантовые свойства легких атомов, — а ускоряли его потенциалами, обученными машинным обучением на квантово-химических данных.
Дальше полученные коэффициенты подставили в модель кристаллизации магматического океана. Стартовые условия: 0,07% воды по массе, это около двух масс современного Мирового океана, и δD −60‰.
| Пара «минерал — расплав» | Температура | Разделение изотопов |
| Бриджманит (нижняя мантия) | 2500–4500 K | от −4,9 до −1,6‰ |
| Рингвудит (переходная зона) | 2000–2500 K | от −14,0 до −8,5‰ |
| Вадслеит (переходная зона) | 2000–2500 K | от +9,0 до +13,2‰ |
Итог расчета: первичная нижняя мантия получается беднее дейтерием всего примерно на 3‰, а остаток магмы у самого дна мантии — даже на 1‰ тяжелее исходного. До −144‰ и тем более −218‰ отсюда не дойти никак. Разделение изотопов между кристаллами и расплавом авторы называют «изначально слабым».
При чем здесь ядро?
Если мантия сама не могла «облегчить» свой водород, его, по мнению авторов, принесли снизу. Версию подкрепляют другие метки в тех же породах: очень высокое отношение гелия-3 к гелию-4, отрицательные аномалии вольфрама-182 и положительные — рутения-100.
Ядро, как считается, может хранить первичный гелий-3 и обеднено вольфрамом-182. Добавка ядерного вещества в мантию сдвинула бы оба показателя ровно в ту сторону, которую видят в лавах. Логика такая: когда 4,5 млрд лет назад железо опускалось к центру планеты, оно забирало с собой в основном легкий водород, а теперь понемногу отдает его обратно через границу ядра и мантии, на глубине около 2900 км.
Факт для разговора: базальт с Баффиновой Земли — один из самых «легких» по водороду камней на планете, и, если авторы правы, часть этого водорода когда-то была растворена в железе земного ядра.
Почему это важно
Вода в недрах управляет тем, как плавятся породы, как движутся плиты и откуда берется магма. Если ядро — не запертый сейф, а медленный поставщик летучих веществ, водный баланс планеты придется пересчитывать с учетом еще одного резервуара. Это касается и старого спора о том, откуда на Земле вообще взялась вода.
Что дальше?
Важная оговорка: работа не измеряет «утечку» напрямую. Это расчет, который исключает альтернативу и делает ядерную версию более правдоподобной, но механизм переноса вещества из ядра в мантию остается неизвестным. Сами авторы называют его важной целью будущих исследований. Проверять гипотезу, очевидно, придется на тех же «легких» базальтах: чем больше образцов с низким δD и высоким гелием-3 найдут в разных точках планеты, тем сильнее будет аргумент.
Недра Земли продолжают удивлять и в масштабе отдельных вулканов: недавно мы рассказывали, что нашли под вулканом Масая в Никарагуа, где спутник разглядел сразу два очага магмы.
Фото: трещинное извержение Холухрёйн в Исландии, 13 сентября 2014 года (архивное фото). Joschenbacher / Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0, commons.wikimedia.org.
