Внутреннее строение Земли и Марса, заданное повторной плавкой первой твердой мантии

Кристаллизация магматического океана формирует раннее строение и длительную эволюцию планет земной группы. Недавние сейсмические данные указывают на наличие силикатного слоя у основания мантии Марса. В качестве гипотезы происхождения этого слоя предлагались кристаллизация магматического океана и последующий переворот. Однако, несмотря на то что магматический океан существовал и на Земле, для современной Земли отсутствуют сейсмические свидетельства наличия базального слоя. В настоящем исследовании мы применяем параметризированную модель конвекции, чтобы установить, может ли влияние частичного плавления в растущей мантии на состав надлежащего магматического океана объяснить это расхождение. Расплавы из мантии буферизуют кристаллизующийся магматический океан, ограничивая прогрессивную дифференциацию, обогащение железом и аномалию плотности перевернутого слоя. Эта буферизация эффективнее на крупных планетах с более интенсивной мантийной конвекцией и на планетах, изначально менее обогащённых железом. В результате мелкий магматический океан на Марсе более обогащён железом и плотнее, чем на Земле, что объясняет различие в современной структуре мантии Марса и Земли. Мы также предсказываем дихотомию внутренних структур террестриальных экзопланет: одна популяция с маленькими, стратифицированными мантиями и другая — с большими, преимущественно однородными мантиями.