Poate că Pământul a renunțat la secretele sale cele mai interioare unei perechi de geochimiști din California, care au folosit simulări extinse de computer pentru a crea împreună cea mai timpurie istorie a nucleului planetei noastre.
Această schemă a crustei și mantiei Pământului arată rezultatele studiului lor, care au constatat că presiunile extreme ar fi concentrat izotopii mai grei ai fierului, în apropierea fundului mantei, în timp ce se cristaliza dintr-un ocean de magma.
Folosind un super-computer pentru a stoarce și încălzi practic mineralele purtătoare de fier în condiții care ar fi existat când Pământul s-a cristalizat dintr-un ocean de magmă până la forma sa solidă acum 4.5 miliarde de ani, cei doi oameni de știință - de la Universitatea California din Davis - au produs prima imagine a modului în care diferiți izotopi ai fierului au fost distribuiți inițial pe Pământul solid.
Descoperirea ar putea crea un val de investigații cu privire la evoluția mantiei Pământului, un strat de material de aproximativ 1.800 de mile adâncime care se întinde de la sub crusta subțire a planetei până la miezul său metalic.
„Acum că avem o idee despre modul în care acești izotopi de fier au fost distribuiți inițial pe Pământ”, a spus autorul studiului principal James Rustad, „ar trebui să putem folosi izotopii pentru a urmări funcționarea interioară a motorului Pământului.”
Un jurnal care descrie studiul lui Rustad și coautorul Qing-zhu Yin a fost postat online de jurnalGeoștiința naturii duminică, 14 iunie, înainte de publicarea tipărită în iulie.
Întinsă între crusta Pământului și miezul, vasta manta reprezintă aproximativ 85 la sută din volumul planetei. La scară umană, această porțiune imensă a orbei noastre pare să fie solidă. În decursul a milioane de ani, căldura din miezul topit și propria cădere radioactivă a mantalei o determină să se încarce încet, precum supa groasă pe o flacără mică. Această circulație este forța motrice a mișcării de suprafață a plăcilor tectonice, care construiește munți și provoacă cutremure.
O sursă de informații care oferă o perspectivă asupra fizicii acestei mase vâscoase sunt cele patru forme stabile, sau izotopi, de fier care pot fi găsite în rocile care s-au ridicat la suprafața Pământului la coamele din mijlocul oceanului, unde are loc răspândirea litoralului și la punctele fierbinți. ca vulcanii din Hawaii care se trec prin crusta Pamantului. Geologii suspectează că o parte din acest material își are originea la granița dintre manta și miez la aproximativ 1.800 de mile sub suprafață.
„Geologii folosesc izotopii pentru a urmări procesele fizico-chimice din natură, modul în care biologii folosesc ADN-ul pentru a urmări evoluția vieții”, a spus Yin.
Deoarece compoziția izotopilor de fier în roci va varia în funcție de presiunea și condițiile de temperatură în care a fost creată o rocă, Yin a spus, în principiu, geologii ar putea folosi izotopi de fier în rocile colectate în punctele fierbinți din lume pentru a urmări istoria geologică a mantalei. . Dar, pentru a face acest lucru, ei ar trebui să știe mai întâi cum izotopii au fost distribuiți inițial în oceanul magma primordial al Pământului, atunci când s-a răcit și s-a întărit.
Yin și Rustad au investigat modul în care efectele concurente ale presiunii extreme și temperaturii adânci în interiorul Pământului ar fi afectat mineralele din mantaua inferioară, zona care se întinde de la aproximativ 400 de mile sub scoarța planetei până la granița miezului. Temperaturile de până la 4.500 de grade Kelvin în regiune reduc diferențele izotopice dintre minerale până la un nivel minuscul, în timp ce presiunile de strivire tind să modifice forma de bază a atomului de fier în sine, fenomen cunoscut sub numele de tranziție electronică a spinului.
Perechea a calculat compoziția izotopului de fier a două minerale sub o gamă de temperaturi, presiuni și diferite stări de centrifugare electronice, care sunt cunoscute acum în mantaua inferioară. Cele două minerale, ferroperovskitul și ferropericlasa, conțin practic tot fierul care apare în această porțiune adâncă a Pământului.
Calculele au fost atât de complexe încât fiecare serie Rustad și Yin au trecut prin computer a necesitat o lună pentru a fi finalizate.
Yin și Rustad au stabilit că presiunile extreme ar fi concentrat izotopii mai puternici ai fierului aproape de fundul mantalei cristalizante.
Cercetătorii intenționează să documenteze variația izotopilor de fier din substanțele chimice pure supuse temperaturilor și presiunilor în laborator, care sunt echivalente cu cele găsite la limita miezului-manta. În cele din urmă, a spus Yin, speră să-și vadă predicțiile teoretice verificate în probele geologice generate de mantaua inferioară.
Sursă: Skip
