Naukowcy z Florida State University odkryli czas stygnięcia starożytnego oceanu magmy, który pokrywał całą powierzchnię młodej Ziemi i sięgał tysięcy kilometrów w głąb jej wnętrzności. Szybkość stygnięcia magmy wpłynęła na ukształtowanie się warstw geologicznych planety i ich skład chemiczny. Artykuł z wynikami badań został opublikowany w czasopiśmie Nature Communications.

Geolodzy przeprowadzili symulacje dynamiki molekularnej topnienia bazaltu we wnętrzu Ziemi, gdzie ciśnienie i temperatura osiągają ekstremalne wartości - odpowiednio do 136 gigapaskali i 2200-4000 kelwinów. Wytopy bazaltowe powstają w wyniku częściowego stopienia płaszcza i stanowią dużą część materiału skorupy ziemskiej. Jednak próbki lawy, która wybuchła w obszarach podwodnych grzbietów i wysp wulkanicznych, wskazują, że w dolnej części płaszcza Ziemi występują roztopione skały przypominające bazalt o niezwykłym składzie chemicznym.

Obecność wytopów bazaltu we wnętrzu Ziemi można wytłumaczyć istnieniem starożytnego oceanu magmy o niskiej lepkości. Magma o niskiej lepkości szybko się ochładza, tworząc gęste kryształy, które opadają do jądra Ziemi, zmieniając skład chemiczny warstw geologicznych. Jednak przez długi czas pozostawało tajemnicą, jaką lepkość powinien mieć ocean magmy, gdyby istniał naprawdę, i jak zmieniał się w warunkach ekstremalnego ciśnienia.

Poprzednie modele wykazały, że czas stygnięcia oceanu magmy waha się znacznie od kilku do setek milionów lat. Na przykład, przy lepkości 100 paskali-sekund, ochładzałby się przez 100-200 milionów lat. Jednak wyniki nowego badania wskazują, że lepkość może być o kilka rzędów wielkości niższa i wynosić około 0,01-0,03 paskali-sekundy. W takim przypadku ocean magmy mógłby ostygnąć w mniej niż kilka milionów lat. Mniej lepka magma przyczyniła się do krystalizacji frakcyjnej - szybkiego oddzielenia zawieszonych w niej kryształów - tworząc niejednorodną kompozycję.