Найдено: Сохранившиеся свидетельства о годах становления Земли.

Земля образовалась в результате срастания материи, окружающей молодое Солнце. Теплота его образования вызвала обширное плавление планеты, что привело к разделению Земли на два слоя, когда более плотный железный металл опустился внутрь к центру, создав ядро ​​и оставив богатую силикатом мантию, плавающую выше.

В течение последующих 4,5 миллиардов лет эволюции Земли конвекция внутри Земли, как вода, кипящая в печи, заставляла глубокие части мантии подниматься вверх, таять, а затем снова разделяться по плотности. Расплавы, поскольку они были менее плотными, чем нерасплавленная порода, поднялись, образуя земную кору, в то время как более плотные остатки плавления опускались вниз, изменяя химический состав мантии в процессе.

Ранее считалось, что мантийные остатки образования коры смешались с мантией настолько тщательно, что свидетельства древнейших геохимических событий на планете, таких как формирование ядра, были полностью утеряны.Тем не менее, исследовательская группа, в которую также входили Суджой Мукхопадхай и Вики Мантос из Калифорнийского университета в Дэвисе, Дон Фрэнсис из Университета Макгилла и Мэтью Джексон, выпускник Карнеги, ныне работающий в Калифорнийском университете в Санта-Барбаре, смогла найти геохимическую подпись материал, оставшийся от ранних событий таяния, сопровождавших формирование Земли. Они нашли его в относительно молодых породах как с острова Баффинова земля у побережья северной Канады, так и на плато Онтонг-Ява в Тихом океане, к северу от Соломоновых островов.Эти скальные образования называются базальтами наводнения, потому что они были созданы в результате массивных извержений лавы.

Возраст затвердевшей лавы составляет от 60 до 120 миллионов лет, в зависимости от ее местонахождения. Но команда обнаружила, что расплавленный материал изнутри Земли, который давным-давно извергся, чтобы создать эти равнины из базальтовых пород, обязан своим химическим составом событиям, которые произошли более 4,5 миллиардов лет в прошлом.Вот как они это выяснили:

Они измерили вариации в этих породах содержания изотопа вольфрама — того же элемента, который используется для изготовления нитей накаливания лампочек. Изотопы — это версии элемента, в которых количество нейтронов в каждом атоме отличается от количества протонов. (Каждый элемент содержит уникальное количество протонов.) Эти разные числа нейтронов означают, что каждый изотоп имеет немного разную массу.

Почему вольфрам? Вольфрам содержит один изотоп с массой 182, который создается, когда изотоп элемента гафния подвергается радиоактивному распаду, что означает, что его элементный состав изменяется при испускании излучения. Время, необходимое для того, чтобы половина любого количества гафния-182 распалась до вольфрама-182, составляет 9 миллионов лет.

Это может показаться очень долгим, но довольно быстрым, если говорить о временных масштабах формирования планет. Для образования таких каменистых планет, как Земля или Марс, потребовалось около 100 миллионов лет.

Команда определила, что базальты с острова Баффинова Земля, образованные 60-миллионным извержением из горячей точки мантии, в настоящее время расположенной под Исландией, и плато Онтонг-Ява, которое было сформировано огромным вулканическим явлением около 120 миллионов лет. лет назад содержал вольфрама-182 немного больше, чем другие молодые вулканические породы.Поскольку весь гафний-182 распался до вольфрама-182 в течение первых 50 миллионов лет истории Солнечной системы, эти результаты показывают, что в мантийном материале, который плавился с образованием базальтовых пород наводнения, которые исследователи первоначально изучали, было больше гафния, чем в остальной части планеты. мантия. Вероятное объяснение этого заключается в том, что часть мантии Земли, из которой вышла лава, испытала иную историю отделения железа, чем другие части мантии (поскольку вольфрам обычно удаляется в ядро ​​вместе с железом).Для команды было сюрпризом, что такой материал все еще существует в недрах Земли.

«Это демонстрирует, что некоторые остатки недр ранней Земли, состав которых был определен процессами формирования планеты, все еще существуют сегодня», — пояснил ведущий автор исследования Ризо, ныне работающий в Университете Квебека в Монреале.«Выживание этого материала не ожидалось, учитывая степень, в которой тектоника плит смешала и гомогенизировала внутреннюю часть планеты за последние 4,5 миллиарда лет, поэтому эти открытия являются прекрасным сюрпризом», — добавил Карлсон, директор Департамента земного магнетизма Карнеги. .Открытие команды предлагает новое понимание химии и динамики, которые сформировали процессы формирования нашей планеты.

В будущем ученым придется искать другие области, в которых обнаружено чрезмерное количество вольфрама-182, в надежде пролить свет как на самую раннюю часть истории Земли, так и на то место в недрах Земли, где хранится этот древний материал.


Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *