До того как Земля стала известна как "голубая планета", её поверхность была покрыта гигантским океаном магмы, простирающимся на сотни или даже тысячи километров. По мере того как этот ранний магматический океан остывал и затвердевал, происходили кристаллизация различных минералов и изменения в химическом составе расплавленной породы. Одновременно с этим выделялись газы, формировавшие раннюю атмосферу Земли, что также изменяло её химический состав.
Другие каменистые планеты, такие как Марс, прошли через схожие этапы формирования магматического океана. Однако из-за значительной удалённости во времени и пространстве этих событий, точные детали их формирования трудно восстановить. Но ключевую информацию о составе ранних атмосфер каменистых планет сохранили благородные газы, которые не вступают в химические реакции.
Теперь учёные, под руководством Шефера, создали модели, имитирующие изменения магматических океанов Земли и Марса с течением времени, основываясь на данных о химии железа и атмосферах ранних планет. Их исследование, опубликованное в Journal of Geophysical Research: Planets, включает новые расчёты, демонстрирующие, как восстановленное и окисленное железо взаимодействуют с магмой при её кристаллизации.
Модели показали, что на Земле более реалистичны те сценарии, которые начинаются с неглубокого магматического океана. Это может указывать либо на частично расплавленную мантию, либо на процесс, при котором затвердевание начиналось с середины мантии, оставляя внешние и внутренние слои расплавленными на некоторое время.
Для Марса же ни одна из моделей не полностью совпала с предыдущими исследованиями атмосферы планеты, если только исходный состав магмы не содержал меньшие уровни окисленного железа, чем предполагалось.
Эти результаты проливают свет на процесс формирования каменистых планет и подчеркивают необходимость дальнейших исследований поведения железа в расплавленных породах.