Земља је можда предала своје најдубље тајне двојици калифорнијских геохемичара, који су користили обимне компјутерске симулације да саставе најранију историју језгра наше планете.
Ова шема Земљине коре и плашта показује резултате њихове студије, која је открила да би екстремни притисци концентрисали теже теже изотопе гвожђа на дну плашта док би се кристализирао из океана магме.
Коришћењем супер-рачунара за практично стискање и загревање минерала који носе гвожђе под условима који би постојали када би се Земља кристалирала из океана магме у свој чврсти облик пре 4,5 милијарди година, двојица научника - са Калифорнијског универзитета у Дејвису - произвели су прву слику како су различити изотопи гвожђа иницијално распоређени у чврстој Земљи.
Откриће би могло да доведе до таласа истраживања еволуције земљиног плашта, слоја материјала дубоког око 1800 миља који се протеже од испод танке коре планете до њеног металног језгра.
„Сада када имамо неку идеју о томе како су се ови изотопи гвожђа првобитно дистрибуирали на Земљи,“ рекао би главни аутор студије Јамес Рустад, „требало би да можемо да користимо изотопе да бисмо пратили унутрашње деловање Земљиног мотора.“
Часопис је објавио чланак који описује студију Рустада и коаутора Кинг-зху ИинНатуре Геосциенце у недељу, 14. јуна, уочи штампања у јулу.
У сендвичу између Земљине коре и језгра, огромни плашт чини око 85 посто волумена планете. На људској временској скали, овај огромни део наше кугле изгледа чврст. Али током милиона милиона година, топлина из растаљеног језгра и сопствени радиоактивни распад плашта узрокују да се полако врти, попут густе супе над слабим пламеном. Ова циркулација је покретачка снага површине кретања тектонских плоча, која гради планине и изазива земљотресе.
Један извор информација који даје увид у физику ове вискозне масе су четири стабилна облика или изотопа гвожђа који се могу наћи у стијенама које су се уздизале до Земљине површине у гребенима средњег океана где се догађа ширење морског дна и на жаришним тачкама. попут хавајских вулкана који искачу кроз Земљину кору. Геолози сумњају да неки од овог материјала потиче на граници између плашта и језгра неких 1.800 миља испод површине.
"Геолози користе изотопе да прате физичко-хемијске процесе у природи као што биолози користе ДНК да би пратили еволуцију живота", рекао је Иин.
Будући да ће састав изотопа гвожђа у стенама варирати у зависности од притиска и температурних услова под којима је створена стена, Иин је рекао, у принципу, геолози би могли да користе изотопе гвожђа у стијенама прикупљеним на врућим тачкама широм света да би пратили геолошку историју плашта . Али да би то учинили, прво би требали знати како су изотопи изворно распоређени у првобитном магнетном океану Земље када се охладио и очврснуо.
Иин и Рустад су истражили како би конкурентски ефекти екстремног притиска и температуре дубоко у Земљиној унутрашњости утицали на минерале у доњем плашту, зони која се протеже од око 400 миља испод земљине коре до границе језгре. Температуре до 4.500 степени Келвина у региону смањују изотопске разлике између минерала до нивоа минуса, док притисци дробљења имају тенденцију да измене основни облик самог атома гвожђа, феномен познат као електронски спиновни прелаз.
Пар је израчунао састав гвожђа изотопа из два минерала под различитим температурама, притисцима и различитим електронским стањима за спин за које се сада зна да се јављају у доњем плашту. Два минерала, фероперовскит и феропериклаза, садрже готово све гвожђе које се налази у овом дубоком делу Земље.
Прорачуни су били толико сложени да је за сваку серију Рустад и Иин пролазила кроз рачунар потребан месец дана.
Иин и Рустад су утврдили да би екстремни притисци концентрисали теже изотопе гвожђа близу дна кристалног плашта.
Истраживачи планирају да документују варијације изотопа гвожђа у чистим хемикалијама подложним температурама и притисцима у лабораторији који су еквивалентни онима који су пронађени на граници језгре плашта. На крају, рекао је Иин, надају се да ће њихова теоријска предвиђања бити верификована у геолошким узорцима генерисаним из доњег плашта.
Извор: Еурекалерт
