В ходе формирования планеты расплавленный слой остыл и превратился в твердую мантию. В наши дни вулканические плюмы, поднимающиеся из бездны, выносят на поверхность породы, хранящие изотопную память о тех временах. Ключевым маркером стал водород, существующий в виде легкого протия и тяжелого дейтерия.
Анализ базальтов из Исландии и канадского острова Баффин выявил парадокс. В этих образцах концентрация дейтерия аномально мала. Это породило дискуссию: является ли данный химический след реликтом замерзшего магматического океана или же это сигнал о постоянной инфильтрации газов из ядра.
Для проверки гипотез специалисты применили методы вычислительной геохимии. Они воссоздали термодинамические условия на глубине в тысячи километров, чтобы проследить за поведением изотопов при кристаллизации минералов. Расчеты показали, что процесс остывания первичной магмы сам по себе не мог создать столь резкий дефицит дейтерия.
Следовательно, аномалии имеют глубинное происхождение. Исследователи выдвинули теорию о том, что ядро Земли миллиарды лет функционирует как резервуар, медленно просачивающий обедненный дейтерием водород в мантию. Дополнительным аргументом служит присутствие гелия-3, еще одного реликтового изотопа, который также мог сохраниться в ядре.
Тем не менее, физика этого процесса пока остается загадкой. Неясно, каким именно образом элементы из плотного металлического ядра преодолевают границу и проникают в силикатную мантию. Поиск путей миграции вещества из центра планеты к поверхности станет главной задачей геофизики на ближайшее десятилетие.
