Maa võib olla loobunud oma sisimatest saladustest paarile California geokeemikule, kes on kasutanud ulatuslikke arvutisimulatsioone, et kokku panna meie planeedi tuuma varasem ajalugu.
See maakoore ja vahevöö skeem näitab nende uuringu tulemusi, milles leiti, et äärmuslike rõhkude korral oleks raua raskemad isotoobid kontsentreerunud vahevöö põhja lähedale, kui see kristalliseerus magma ookeanist.
Kasutades superarvutit rauda sisaldavate mineraalide praktiliselt pigistamiseks ja kuumutamiseks tingimustes, mis oleksid olnud siis, kui Maa kristalliseerus magma ookeanist tahkele kujule 4,5 miljardit aastat tagasi, leidsid kaks teadlast - Davise California ülikoolist - on koostanud esimese pildi sellest, kuidas raua erinevad isotoobid levisid taevases maas.
Avastus võib tuua sisse uuristuste laine maavärina - umbes 1800 miili sügavuse materjalikihi -, mis ulatub planeedi õhukese kooriku alt kuni selle metallilise südamikuni, arengu suhtes.
"Nüüd, kui meil on idee, kuidas need raua isotoobid Maa peal algselt levitati," ütles uuringu autor James Rustad, "peaksime saama isotoope kasutada Maa mootori sisemise töö jälgimiseks."
Ajakiri postitas veebis Rustadi ja kaasautori Qing-zhu Yini uuringut kirjeldava paberiLooduse geoteadus pühapäeval, 14. juunil, enne juulis trükiväljaannet.
Maapõue ja tuuma vahel asetsev suur vahevöö moodustab umbes 85 protsenti planeedi ruumalast. Inimese ajakavas tundub see meie orbi tohutu osa kindel. Kuid miljonite aastate jooksul põhjustab sulanud südamiku kuumus ja mantel enda radioaktiivse lagunemise tagajärjel seda aeglaselt jahtuda, nagu paks supp madala leegi kohal. See tsirkulatsioon on tektooniliste plaatide pinna liikumise liikumapanev jõud, mis ehitab mägesid ja põhjustab maavärinaid.
Selle viskoosse massi füüsikast ülevaate saamiseks on neli stabiilset rauavormi ehk isotoopi, mida võib leida pinnale tõusnud kivimitest ookeani keskosas, kus levib merepõhja, ja levialades. nagu Hawaii vulkaanid, mis tungivad läbi maakoore. Geoloogid arvavad, et osa sellest materjalist pärineb vahevöö ja südamiku vahelisest piirist, umbes 1800 miili kaugusel pinnast.
"Geoloogid kasutavad looduses füüsikalis-keemiliste protsesside jälgimiseks isotoope, kuidas bioloogid elu arengut jälgivad DNA-d," ütles Yin.
Kuna kivimites leiduvate raua isotoopide koostis varieerub sõltuvalt rõhust ja temperatuuritingimustest, milles kivim loodi, ütles Yin, et põhimõtteliselt võiksid geoloogid kasutada mandli geoloogilise ajaloo jälgimiseks raua isotoope kivimites, mida kogutakse kogu maailma kuumadesse kohtadesse . Kuid selleks peaksid nad kõigepealt teadma, kuidas isotoobid Maa algelises magma ookeanis algselt jaotusid, kui see jahtus ja kõvenes.
Yin ja Rustad uurisid, kuidas sügava Maa sisemuses valitseva äärmusliku rõhu ja temperatuuri konkureerivad mõjud oleksid mõjutanud maakera alumises vahevööndis asuvaid mineraale - tsooni, mis ulatub umbes 400 miili kaugusel planeedi koorikust kuni südamiku ja vahevöö piirini. Selles piirkonnas temperatuur kuni 4500 kraadi (kelvini kraadi) vähendab mineraalide isotoopsed erinevused minimaalse tasemeni, samal ajal kui muljumissurved muudavad rauaaatomi põhivormi - nähtust, mida nimetatakse elektrooniliseks keerde üleminekuks.
Paar arvutas kahe mineraali raua isotoobi koostise temperatuuri, rõhu ja erinevate elektrooniliste tsentrifuugi olekute vahemikus, mis praegu teadaolevalt esinevad alumises vahevöös. Kaks mineraali, ferroperovskite ja ferroperiklaas, sisaldavad praktiliselt kogu rauda, mida selles Maa sügavas osas leidub.
Arvutused olid nii keerulised, et iga seeria jooksid Rustad ja Yin läbi arvuti, mille valmimiseks kulus kuu aega.
Yin ja Rustad leidsid, et äärmuslik rõhk oleks kontsentreerinud raua raskemad isotoobid kristalliseeruva vaiba põhja lähedale.
Teadlased plaanivad dokumenteerida raua isotoopide varieerumist puhtates kemikaalides, millele rakendatakse laboratooriumis temperatuure ja rõhku, mis on samaväärsed südamiku vaiba piiril leiduvatega. Lõpuks loodavad Yin öelda, et nad näevad oma teoreetilisi ennustusi alumisest vahevööst genereeritud proovides.
Allikas: Eurekalert
