Strašno srhljivo zemljo ni samotar - ujelo se je z drugimi, podzemnimi plastmi. To kaže nova študija, ki je pokazala, da najbolj notranji del planeta del svoje vsebine pušča v plašč, nekateri pa sčasoma dosežejo zemeljsko površje.
To odkritje pomaga rešiti razpravo, ki divja desetletja: ali jedro in plašč izmenjujeta kakšen material, so povedali raziskovalci.
"Naše ugotovitve kažejo, da se nekaj osrednjega materiala prenese v bazo teh plaščov, jedro pa je ta material puščalo v zadnjih 2,5 milijardah let," so raziskovalci zapisali v spletni strani The Conversation, na kateri znanstveniki pišejo o svojih raziskavah za javnosti.
Ugotovitev je omogočil kovinski volfram (W), element 74 na periodični tabeli. Če bi volfram naredil profil za zmenke, bi ugotovil, da gre za strahofila ali "ljubitelja železa." Torej ne preseneča, da v Zemljinem jedru visi veliko volframa, ki je narejen predvsem iz železa in niklja.
Na svojem profilu bi volfram tudi navedel, da ima nekaj izotopov (element z različnim številom nevtronov v svojem jedru), vključno z W-182 (s 108 nevtroni) in W-184 (s 110 nevtroni). Med načrtovanjem študije so raziskovalci spoznali, da jim lahko ti izotopi pomagajo rešiti ključno vprašanje.
Drugi element, hafnij (Hf), je litofil, kar pomeni, da ljubi kamnine in ga lahko najdemo v plašču bogatega s silikatom Zemlje. Razpolovna doba 8,9 milijona let hafnijev radioaktivni izotop Hf-182 razpade v W-182. To pomeni, da bi moral plašč imeti več W-182 kot jedro, poudarjajo znanstveniki.
"Zato bi lahko kemično izmenjavo med jedrom in virom plaščja plašč zaznali v razmerju 182W / 184W morskih bazal v oceanskem otoku," ki prihajajo iz plinov v plašču, so v raziskavi zapisali raziskovalci.
Toda ta razlika v volframu bi bila zelo majhna: Sestava volfram-182 v plašču in jedru naj bi se razlikovala le za približno 200 delov na milijon (ppm). "Manj kot pet laboratorijev na svetu lahko opravi tovrstno analizo," so raziskovalci zapisali v The Conversation.
Poleg tega jedra ni enostavno preučiti, saj se začne v globini približno 2900 kilometrov pod zemljo. Če pogledamo to, je najglobja luknja, ki so jo ljudje kdaj koli izkopali, Kola Superdeep Borehole v Rusiji, ki ima globino približno 7,6 milje.
Tako so raziskovalci preučevali naslednje najboljše stvari: kamnine, ki so izstopile na Zemljino površje iz globokega plašča v kratonu Pilbara v Zahodni Avstraliji, in žarišč otoka Reunion in otočje Kerguelen v Indijskem oceanu.
Zaznano je puščanje
Količina volframa v teh kamninah je razkrila puščanje iz jedra. V času Zemljine življenjske dobe se je razmerje med W-182 in W-184 v Zemljinem plašču močno spremenilo, so ugotovili raziskovalci. Nenavadno ima najstarejše kamnine na Zemlji večje razmerje med W-182 in W-184 kot večina sodobnih kamnin, so odkrili.
"Sprememba razmerja 182W / 184W plašča kaže, da volfram iz jedra že dlje pušča v plašč," so raziskovalci zapisali v The Conversation.
Zemlja je stara približno 4,5 milijarde let. Vendar najstarejše skale na planetu niso imele pomembnih sprememb v izotopih volframa. To kaže na to, da je bilo od 4,3 do 2,7 milijarde let pred tem materiala izmenjava materiala od jedra do zgornjega plašča malo ali nič, so povedali raziskovalci.
Toda v zadnjih 2,5 milijardah let se je sestava izotopa volframa v plašču močno spremenila. Zakaj se je to zgodilo? Če se plutje plašč dvigajo od meje jedra-plašča, potem morda, podobno kot žaga, material s Zemljinega površja pada v globoko plašč, so povedali raziskovalci. Ta površinski material ima v sebi kisik, element, ki lahko vpliva na volfram, so povedali raziskovalci.
"Subdukcija, izraz, ki se uporablja za kamnine z Zemljinega površja, ki se spušča v plašč, odvzame material, bogat s kisikom, s površine v globoko plašč kot sestavni del tektonike plošč," so raziskovalci zapisali v The Conversation. "Poskusi kažejo, da bi lahko povečanje koncentracije kisika na meji jedra in plašč povzročilo ločitev volframa iz jedra in v plašč."
Ali morda, ko se je notranje jedro strdilo, ko se je oblikovala Zemlja, se je koncentracija kisika v zunanjem jedru povečala, pravijo raziskovalci. "V tem primeru bi lahko naši novi rezultati povedali nekaj o evoluciji jedra, vključno s poreklom magnetnega polja Zemlje," so zapisali v The Conversation.
