Nudegusi žemės šerdis nėra vieniša - ji buvo pagauta susimaišius su kitais, požemio sluoksniais. Tai rodo naujas tyrimas, kurio metu nustatyta, kad vidinė planetos dalis dalį savo turinio nutekina į mantijos pluoštus, kurių dalis galiausiai pasiekia Žemės paviršių.
Šis atradimas padeda išspręsti dešimtmečius siautėjusią diskusiją: ar branduolys ir mantija keičia medžiagą, teigė tyrėjai.
„Mūsų išvados rodo, kad kai kurios šerdies medžiagos iš tikrųjų patenka į šių mantijos plunksnų pagrindą, o šerdis skleidžia šią medžiagą pastaruosius 2,5 milijardo metų“, - rašė tyrėjai tinklalapyje „The Conversation“, kur mokslininkai rašo apie savo tyrimus viešai.
Išaiškinti leido metalinis volframas (W), periodinės lentelės 74 elementas. Jei volframas sudarytų pasimatymų profilį, reikėtų pastebėti, kad tai yra siderofilas arba „geležinis meilužis“. Taigi nenuostabu, kad žemės branduolyje, kuris daugiausia pagamintas iš geležies ir nikelio, kabo daugybė volframo.
Savo profilyje volframas taip pat išvardytų, kad turi keletą izotopų (elementą, kurio branduolyje yra skirtingas neutronų skaičius), įskaitant W-182 (su 108 neutronų) ir W-184 (su 110 neutronų). Kurdami savo tyrimą, tyrėjai suprato, kad šie izotopai gali padėti jiems išspręsti pagrindinį nesandarų klausimą.
Kitas elementas, hafnis (Hf), yra litofilis, reiškiantis, kad jis myli uolienas ir gali būti randamas žemės silikatų turtingoje mantijoje. Hafnio radioaktyvusis izotopas Hf-182, kurio pusinės eliminacijos laikas yra 8,9 milijono metų, skyla į W-182. Tai reiškia, kad apvalkale turėtų būti daugiau W-182 nei branduolyje, samprotavo mokslininkai.
„Todėl cheminį mainą tarp šerdies ir mantijos plunksnų šaltinio būtų galima aptikti 182W / 184W santykiu vandenyno salų bazaltuose“, kurie kyla iš mantijos plunksnų, rašė tyrėjai tyrime.
Tačiau šis volframo skirtumas būtų neįtikėtinai mažas: Manoma, kad volframo-182 sudėtis mantijoje ir šerdyje skirsis tik apie 200 milijonų dalių (ppm). „Mažiau nei penkios laboratorijos pasaulyje gali atlikti tokio tipo analizę“, - tyrėjai rašė „The Conversation“.
Be to, nėra lengva ištirti branduolį, nes jis prasideda maždaug 1800 mylių (2900 kilometrų) gylyje po žeme. Žvelgiant į tai, giliausia skylė, kurią žmonės kada nors iškasė, yra „Kola Superdeep“ gręžinys Rusijoje, kurio gylis siekia apie 12 km.
Taigi tyrėjai ištyrė kitą geriausią dalyką: uolienas, kurios nuo gilios mantijos mankštos į žemės paviršių ties Pilbara Craton vakarų Australijoje, ir Reuniono salos bei Kergueleno salyno taškus Indijos vandenyne.
Aptikta nuotėkio
Volframo kiekis šiose uolienose atskleidė nuotėkį iš šerdies. Mokslininkai nustatė, kad per visą Žemės gyvavimo laiką labai pasikeitė W-182 ir W-184 santykis Žemės mantijoje. Kaip bebūtų keista, seniausių Žemės uolienų santykis W-182 ir W-184 yra didesnis nei daugelio šių dienų uolienų.
„182W / 184W mantijos santykio pokytis rodo, kad volframas iš šerdies ilgą laiką prasiskverbė į apvalkalą“, - „The Conversation“ rašė tyrėjai.
Žemė yra maždaug 4,5 milijardo metų. Tačiau seniausios planetos mantijos uolienos esminių volframo izotopų pokyčių neturėjo. Tai rodo, kad nuo 4,3 milijardo iki 2,7 milijardo metų medžiaga mažai keitėsi arba visiškai nesikeitė medžiagomis nuo šerdies iki viršutinės mantijos, teigė tyrėjai.
Bet per pastaruosius 2,5 milijardo metų volframo izotopų sudėtis mantijoje iš esmės pasikeitė. Kodėl taip atsitiko? Jei mantijos plunksnos kyla nuo šerdies ir mantijos ribos, galbūt, kaip ir pjūklas, medžiaga iš Žemės paviršiaus patenka į gilią mantiją, teigė tyrėjai. Šioje paviršiaus medžiagoje yra deguonies - elemento, kuris gali paveikti volframą, teigė tyrėjai.
„Subdukcija - terminas, naudojamas akmenims nuo žemės paviršiaus, nusileidžiančiam į mantiją, paima deguonies turtingą medžiagą iš paviršiaus į giluminę mantiją kaip neatsiejamą plokštelės tektonikos komponentą“, - tyrėjai rašė „The Conversation“. "Eksperimentai rodo, kad padidėjus deguonies koncentracijai ties šerdies ir apvalkalo riba, volframas gali išsiskirti iš šerdies ir į apvalkalą."
Arba, kai vidinė šerdis sukietėjo po to, kai susiformavo Žemė, deguonies koncentracija išorinėje šerdyje padidėjo, teigė tyrėjai. „Tokiu atveju nauji mūsų rezultatai galėtų mums ką nors pasakyti apie branduolio evoliuciją, įskaitant Žemės magnetinio lauko kilmę“, - jie rašė „The Conversation“.
