Zemes apdeguma kodols nav vientuļnieks - tas ir nozvejots sajaucoties ar citiem, pazemes slāņiem. Tas ir saskaņā ar jaunu pētījumu, kurā tika atklāts, ka planētas iekšējā daļa daļu no tās satura noplūst mantijas plātnēs, no kurām daļa galu galā nonāk uz Zemes virsmas.
Šis atklājums palīdz nokārtot debates, kas plosās gadu desmitiem ilgi: vai kodols un mantija apmainās ar kādu materiālu, sacīja pētnieki.
"Mūsu atklājumi liecina, ka daži pamatmateriāli patiešām nonāk šo mantiņu plūmju pamatos, un kodols ir noplūdis šo materiālu pēdējos 2,5 miljardus gadu," pētnieki rakstīja vietnē The Conversation, vietnē, kur zinātnieki raksta par saviem pētījumiem publiski.
Atklājumu padarīja iespējamu metāla volframa (W), periodiskās tabulas 74. elements. Ja volframs veidotu iepazīšanās profilu, tas atzīmētu, ka tas ir siderofils vai “dzelzs mīļākais”. Tāpēc nav pārsteigums, ka Zemes kodolā, kas galvenokārt izgatavots no dzelzs un niķeļa, karājas daudz volframa.
Savā profilā volframs arī uzskaitīs, ka tam ir daži izotopi (elements, kura kodolā ir atšķirīgs neitronu skaits), ieskaitot W-182 (ar 108 neitroniem) un W-184 (ar 110 neitroniem). Izstrādājot savu pētījumu, pētnieki saprata, ka šie izotopi varētu palīdzēt viņiem atrisināt galveno noplūdes jautājumu.
Vēl viens elements, hafnijs (Hf), ir litofils, kas nozīmē, ka tas mīl klintis un ir atrodams zemes silikātu bagātajā mantijā. Ar hafnija radioaktīvo izotopu Hf-182, kura pussabrukšanas periods ir 8,9 miljoni gadu, sadalās W-182. Tas nozīmē, ka mantiņai vajadzētu būt vairāk W-182, nekā tai ir kodols, zinātnieki sprieda.
"Tādēļ ķīmisko apmaiņu starp kodolu un mantiņu krāšņu avotu varētu noteikt detektors 182W / 184W attiecībās okeāna salu bazaltajos," kas nāk no mantijas plūdiem, pētnieki rakstīja pētījumā.
Bet šī atšķirība volframā būtu neticami maza: tika sagaidīts, ka volframa-182 sastāvs mantijā un kodolā atšķirsies tikai par aptuveni 200 ppm (ppm). "Mazāk nekā piecas laboratorijas pasaulē var veikt šāda veida analīzes," pētnieki rakstīja žurnālā The Conversation.
Turklāt nav viegli izpētīt kodolu, jo tas sākas aptuveni 1800 jūdžu (2900 kilometru) dziļumā pazemē. Raugoties perspektīvā, visdziļākais caurums, ko cilvēki jebkad ir izrakuši, ir Kola Superdeep dziļurbums Krievijā, kura dziļums ir aptuveni 12 km (7,3 jūdzes).
Tātad, pētnieki izpētīja nākamo labāko lietu: klintis, kas no dziļās mantijas piezemējās uz Zemes virsmu pie Pilbara Craton Austrālijas rietumos, un Reinjonas salas un Kerguelen arhipelāga karstajiem punktiem Indijas okeānā.
Konstatēta noplūde
Volframa daudzums šajos iežos atklāja noplūdi no serdes. Zemes dzīves laikā Zemes apvalkā bija lielas izmaiņas W-182 un W-184 attiecībās, atklāja pētnieki. Savādi, ka Zemes vecākajiem iežiem ir augstāka W-182 un W-184 attiecība nekā lielākajai daļai mūsdienu iežu, viņi atklāja.
"Mantijas 182W / 184W attiecības izmaiņas norāda, ka volframs no serdes jau ilgu laiku ir noplūdis mantijā," pētnieki rakstīja The Conversation.
Zeme ir aptuveni 4,5 miljardus gadu veca. Planētas vecākajās mantijas klintīs volframa izotopos būtiskas izmaiņas tomēr nebija. Tas liek domāt, ka no 4,3 miljardiem līdz 2,7 miljardiem gadu atpakaļ materiālu apmaiņa no serdes uz augšējo apvalku bija neliela vai nebija vispār, sacīja pētnieki.
Bet pēdējos 2,5 miljardos gadu volframa izotopu sastāvs mantijā ir ievērojami mainījies. Kāpēc tas notika? Ja no mandeles kodola robežas palielinās mantijas plūmes, iespējams, ka materiāls no Zemes virsmas līdzinās redzētajam zāģim dziļajā mantijā, sacīja pētnieki. Šajā virsmas materiālā ir skābeklis, tas ir elements, kas var ietekmēt volframu, sacīja pētnieki.
"Subdukcija, termins, kas tiek izmantots akmeņiem no Zemes virsmas, kas nolaižas mantijā, no skābekļa bagātu materiālu no virsmas dziļā mantijā ņem kā plāksnes tektonikas neatņemamu sastāvdaļu," pētnieki rakstīja žurnālā The Conversation. "Eksperimenti rāda, ka skābekļa koncentrācijas palielināšanās pie kodola apvalka robežas var izraisīt volframa atdalīšanos no kodola un apvalka."
Vai varbūt pēc tam, kad pēc Zemes izveidošanās iekšējais kodols sacietēja, skābekļa koncentrācija ārējā kodolā palielinājās, sacīja pētnieki. "Šajā gadījumā mūsu jaunie rezultāti varētu mums kaut ko pateikt par kodola evolūciju, ieskaitot Zemes magnētiskā lauka izcelsmi," viņi rakstīja žurnālā The Conversation.
