В земной коре и мантии не должно быть золота, платины и других тяжелых металлов, поскольку им давно следовало погрузиться в ядро Земли. Одно из возможных объяснений, почему этого не произошло, заключается в их попадании на Землю после завершения ее расслоения и формирования земного ядра.
В качестве возможных поставщиков этого золотого груза рассматриваются крупные планетарные остатки и астероиды, столкнувшиеся с молодой Землей. Их металлические ядра могли содержать достаточно тяжелых металлов, большая часть которых должна была, однако, за несколько десятков тысяч лет погрузиться в земное ядро.
Выясняя, почему с золотом и другими тяжелыми металлами этого не случилось, американские исследователи Симоне Марчи и Джун Коренага реконструировали на геофизических моделях процессы, происходящие при столкновении планеты с крупным астероидом. Оказалось: если ударная волна не проникает непосредственно в ядро Земли, на месте удара образуется локальный океан магмы, под которым находится тонкий полурасплавленный переходный слой, играющий роль временной ловушки для металлов.
После удара золото, платина и другие сидерофильные металлы быстро опускаются на дно этого океана и далее в частично расплавленный слой мантии. Там их спуск сначала замедляется, а металлы накапливаются в переходном слое, где их концентрация может достигать 1-10 % массы, из-за чего эта переходная зона становится гравитационно неустойчивой и тоже начинает погружаться в глубины.
Вместе с ней опускаются металлы, запертые в полурасплавленной силикатной породе. Но при погружении этот материал не плавится, а затвердевает, возможно, благодаря замедлению повышения температуры, по сравнению с ростом давления. А поскольку металлы заперты в породе, они не могут пройти через границу ядра и мантии и исчезнуть в ядре Земли, а попадают под влияние медленной мантийной конвекции.
В течение миллиардов лет более горячие части мантии постепенно поднимаются, а более холодные опускаются. Эта трехфазная система и длительное перемешивание, вызванное конвекцией, позволяют золоту и сидерофильным металлам сохраняться в мантии и коре Земли и выходить на ее поверхность.
