地球的地幔是地殼與其熔融核心之間的厚厚的硅酸鹽岩層。它占我們星球體積的大約84%。雖然地幔主要是固體，但在地質時間尺度上，它表現為一種粘稠的液體–就像一罐焦糖一樣難以攪拌和混合。一項新研究表明，古代地幔中最接近地心的深層部分一開始就比最接近年輕星球表面的地幔部分乾燥得多。這項研究是由華盛頓大學文理學院地球和行星科學副教授Rita Parai進行的。
通過分析惰性氣體同位素數據，Parai確定古代羽狀地幔（深層部分）的水濃度是上層地幔的水濃度的1/4到1/250。因此，由此產生的粘性對比可能阻止了地幔內的混合。這將有助於解釋關於地球的形成和演變的某些長期的謎團。這項研究於7月14日發表在《美國國家科學院院刊》（PNAS）上。
Parai說：“原始的粘度對比可能會解釋為什麼引發整個地幔岩漿海洋的巨大撞擊沒有使成長中的星球均勻化。這也可以解釋為什麼在地球歷史上，羽狀地幔經歷了較少的部分融化處理。”
Parai的調查挑戰了她的領域中曾經廣泛持有的一個假設：地球的地幔從一開始就是均勻的。當太陽系在大約45億年前穩定到目前的布局時，當重力將旋轉的氣體和塵埃拉入，成為來自太陽的第三顆行星時，地球形成了。像水、碳、氮和惰性氣體這樣的揮發性物質在地球形成時被送到了地球上，但是Parai的研究表明，早期加入的物質是一種比後來加入的物質更乾燥的岩石類型。
她發現，地幔的氦、氖和氙（Xe）同位素要求，與上層地幔相比，羽狀地幔在那段增生期結束時，氙和水等揮發性物質的濃度較低。上層地幔可能得益於富含揮發性物質的較大貢獻，類似於一類稱為碳質球粒隕石的隕石。
Parai採取了多管齊下的方法來弄清一個星球的生命故事。發表在PNAS上的這項研究提出了一個由她開發的模型，但Parai也在華盛頓大學的高溫同位素地球化學實驗室中對岩石樣本進行了自己的實驗工作。她研究火山岩中的惰性氣體同位素–特別是來自氙的同位素–以了解地球地幔成分的演變，並研究地球表面的陸地岩石以觀察大氣的演變。
“在我的實驗室里，”Parai說，“我們採取天然岩石樣本–主要是現代火山岩，但也有一些古代岩石–我們試圖了解關於地球歷史的不同事情。具體來說，我們想知道地球是如何得到它的大氣層，它的海洋和其他與可居住性有關的特徵。”