Nucleul înfiorător al Pământului nu este unul singur - a fost prins amestecându-se cu alte straturi sublime. Acest lucru este potrivit unui nou studiu care a descoperit că partea cea mai interioară a planetei scurge o parte din conținutul acesteia în penele de manta, unele ajungând în cele din urmă la suprafața Pământului.
Această descoperire ajută la soluționarea unei dezbateri care face furori de zeci de ani: dacă miezul și mantaua schimbă orice material, au spus cercetătorii.
"Descoperirile noastre sugerează că unele materiale de bază se transferă în baza acestor penele de manta, iar nucleul a scurs acest material în ultimii 2,5 miliarde de ani", au scris cercetătorii în The Conversation, un site web unde oamenii de știință scriu despre cercetările lor pentru public.
Constatarea a fost posibilă prin tungstenul metalic (W), elementul 74 din tabelul periodic. Dacă tungstenul ar face un profil de întâlnire, s-ar observa că este un siderofil sau „iubitor de fier”. Așadar, nu este de mirare că o mulțime de wolfram atârnă în miezul Pământului, care este realizat în principal din fier și nichel.
Pe profilul său, tungstenul ar enumera și faptul că are câțiva izotopi (un element cu un număr diferit de neutroni în nucleul său), incluzând W-182 (cu 108 neutroni) și W-184 (cu 110 neutroni). În timp ce și-au conceput studiul, cercetătorii și-au dat seama că acești izotopi i-ar putea ajuta să rezolve întrebarea care se scurge.
Un alt element, hafnium (Hf), este un litofil, ceea ce înseamnă că iubește rocile și poate fi găsit în mantaua bogată în silicat. Cu un timp de înjumătățire de 8,9 milioane de ani, izotopul radioactiv Hf-182 al hafniumului se descompune în W-182. Acest lucru înseamnă că mantaua ar trebui să aibă mai mult W-182 decât miezul, au motivat oamenii de știință.
"Prin urmare, schimbul de substanțe chimice între miezul și sursa de prune de manta ar putea fi detectat în raportul de 182W / 184W dintre bazaltele insulelor oceanice", care provin din penele din manta, au scris cercetătorii în studiu.
Dar această diferență de tungsten ar fi incredibil de mică: compoziția de tungsten-182 din manta și miez ar fi diferit doar cu aproximativ 200 de părți pe milion (ppm). „Mai puțin de cinci laboratoare din lume pot face acest tip de analiză”, au scris cercetătorii în The Conversation.
Mai mult, nu este ușor să studiezi miezul, deoarece începe la o adâncime de aproximativ 1.800 de mile (2.900 de kilometri) sub pământ. Pentru a pune asta în perspectivă, cea mai adâncă gaură pe care oamenii au săpat-o vreodată este forajul Kola Superdeep din Rusia, care are o adâncime de aproximativ 12,3 km.
Așadar, cercetătorii au studiat următorul lucru: rocile care se scurgeau pe suprafața Pământului din mantaua adâncă de la Cratonul Pilbara din vestul Australiei, și din Insulele Réunion și din Hotspoturile Arhipelagului Kerguelen din Oceanul Indian.
Scurgeri detectate
Cantitatea de wolfram din aceste roci a relevat o scurgere din miez. De-a lungul vieții Pământului, a existat o schimbare mare în raportul W-182-W-184 în mantia Pământului, au descoperit cercetătorii. În mod ciudat, cele mai vechi roci ale Pământului au un raport W-182-W-184 mai mare decât majoritatea rocilor din zilele noastre, au descoperit.
"Schimbarea raportului 182W / 184W al mantalei indică faptul că tungstenul din miez s-a scurs în manta de multă vreme", au scris cercetătorii în The Conversation.
Pământul are aproximativ 4,5 miliarde de ani. Cele mai vechi roci de manta ale planetei nu au avut însă modificări semnificative în izotopii de wolfram. Acest lucru sugerează că de la 4,3 miliarde până la 2,7 miliarde de ani în urmă, nu a existat prea puțin sau deloc schimb de materiale de la miez la manta superioară, au spus cercetătorii.
În ultimii 2,5 miliarde de ani, compoziția izotopului de tungsten din manta s-a schimbat substanțial. De ce s-a întâmplat asta? Dacă prunele de manta se ridică de la granița miezului-manta, atunci poate, ca un ferăstrău, materialul de pe suprafața Pământului va coborî în mantaua adâncă, au spus cercetătorii. Cercetătorii au spus că acest material de suprafață are oxigen, element care poate afecta tungstenul.
"Subducția, termenul folosit pentru rocile de pe suprafața Pământului care coboară în manta, ia materialul bogat în oxigen de la suprafață în mantaua adâncă ca o componentă integrantă a tectonicii plăcilor", au scris cercetătorii în The Conversation. "Experimentele arată că creșterea concentrației de oxigen la limita miezului-miez ar putea determina separarea tungstenului din miez și în manta."
Sau, poate, pe măsură ce nucleul interior s-a solidificat după formarea Pământului, concentrația de oxigen din nucleul exterior a crescut, au spus cercetătorii. "În acest caz, noile noastre rezultate ne-ar putea spune ceva despre evoluția miezului, inclusiv despre originea câmpului magnetic al Pământului", au scris în The Conversation.
