Žemė galėjo atsisakyti savo giliausių paslapčių Kalifornijos geochemikams, kurie panaudojo išsamius kompiuterinius modeliavimus, kad sudarytų ankstyviausią mūsų planetos branduolio istoriją.
Ši Žemės plutos ir mantijos schema rodo jų tyrimo rezultatus, kurie nustatė, kad ekstremalus slėgis būtų sukoncentravęs sunkesnius geležies izotopus šalia mantijos dugno, nes jis išsikristalizavo iš magmos vandenyno.
Naudodamiesi superkompiuteriu, kad praktiškai išspaustumėte ir kaitintumėte geležies turinčius mineralus tokiomis sąlygomis, kurios būtų buvusios, kai Žemė susikristalizavo nuo magmos vandenyno iki kietos formos prieš 4,5 milijardo metų, abu mokslininkai - iš Kalifornijos universiteto Deivise - sukūrė pirmąjį vaizdą, kaip iš pradžių kietoje žemėje buvo pasiskirstę skirtingi geležies izotopai.
Šis atradimas galėtų sukelti tyrimų, susijusių su Žemės apvalkalu, maždaug 1800 mylių gyliu, besidriekiančio nuo plonos planetos plutos plutos iki jos metalinės šerdies, evoliucijos bangą.
„Dabar, kai turime idėją, kaip šie geležies izotopai iš pradžių buvo pasiskirstę Žemėje“, - sakė pagrindinis autorius Jamesas Rustad, „mes turėtume sugebėti naudoti izotopus vidiniam Žemės variklio veikimui atsekti“.
Žurnalas internete paskelbė dokumentą, kuriame aprašytas Rustado ir bendraautorio Qing-zhu Yino tyrimasGamtos geomokslas birželio 14 d., sekmadienį, prieš spausdinant liepą.
Tarp žemės plutos ir šerdies esanti didžiulė mantija sudaro apie 85 procentus planetos tūrio. Žmogaus laikais ši didžiulė mūsų orbutės dalis atrodo tvirta. Tačiau per milijonus metų išlydyto šerdies šiluma ir pačios mantijos radioaktyvusis skilimas lėtai sukietėja, kaip tiršta sriuba virš silpnos liepsnos. Ši cirkuliacija yra varomoji jėga, sukelianti tektoninių plokščių paviršiaus judėjimą, kuris sukuria kalnus ir sukelia žemės drebėjimus.
Vienas informacijos šaltinis, leidžiantis suprasti šios klampios masės fiziką, yra keturios stabilios geležies formos arba izotopai, kuriuos galima rasti uolienose, pakilusiose į Žemės paviršių vandenyno keterų viduriuose, kur plinta jūros dugnas, ir karstuose. kaip Havajų ugnikalniai, kylantys per žemės plutą. Geologai įtaria, kad dalis šios medžiagos atsirado ties riba tarp mantijos ir šerdies, esančios maždaug 1800 mylių po paviršiumi.
„Geologai naudoja izotopus fiziniams ir cheminiams procesams gamtoje sekti, taip, kaip biologai naudoja DNR gyvenimo evoliucijai sekti“, - sakė Yin.
Kadangi geležies izotopų sudėtis uolienose skirsis priklausomai nuo slėgio ir temperatūros sąlygų, kuriomis buvo sukurta uola, Yin teigė, kad iš esmės geologai galėtų naudoti geležies izotopus uolienose, surinktose karštuose taškuose visame pasaulyje, kad būtų galima atsekti mantijos geologinę istoriją. . Bet tam, kad tai padarytų, pirmiausia jie turės žinoti, kaip izotopai iš pradžių buvo pasiskirstę Žemės pirmykščiame magmos vandenyne, kai jis atvėso ir sukietėjo.
Yin ir Rustad ištyrė, kaip konkuruojančios ekstremalios slėgio ir temperatūros gilumoje, esančioje žemės viduje, būtų buvę paveikti mineralai apatinėje mantijos dalyje, zonoje, kuri tęsiasi nuo maždaug 400 mylių žemiau planetos plutos iki šerdies ir mantijos ribos. Šiame regione temperatūra iki 4500 laipsnių pagal Kelviną sumažina izotopų skirtumus tarp mineralų iki mažiausio lygio, o gniuždymo slėgis paprastai keičia pagrindinę geležies atomo formą, reiškinį, vadinamą elektroniniu sukimosi perėjimu.
Pora apskaičiavo dviejų mineralų geležies izotopų sudėtį esant temperatūros, slėgio ir skirtingoms elektroninėms sukinio būsenoms, kurios dabar žinomos apatinėje mantijos dalyje. Dviejuose mineraluose, ferroperovskite ir ferropericlazėje, yra beveik visa geležis, esanti šioje giliojoje Žemės dalyje.
Skaičiavimai buvo tokie sudėtingi, kad kiekviena serija „Rustad“ ir „Yin“ bėgo per kompiuterį, kuriam atlikti prireikė mėnesio.
Yin ir Rustad nustatė, kad esant dideliam slėgiui būtų sukoncentruoti sunkesni geležies izotopai netoli kristalizacijos apvalkalo dugno.
Tyrėjai planuoja dokumentuoti geležies izotopų kitimą grynuose chemikaluose, kuriems laboratorijoje taikoma temperatūra ir slėgis yra lygiaverčiai tiems, kurie randami ties šerdies ir mantijos kraštu. Galų gale, pasak Yin, jie tikisi pamatyti savo teorines prognozes, patikrintas geologiniuose mėginiuose, gautuose iš apatinės mantijos.
Šaltinis: Eurekalertas
