A Föld égő magja nem magányos - más, alvilági rétegekkel keverve elkaptak. Ez egy olyan új tanulmány szerint, amely szerint a bolygó legbelső része tartalmának egy részét köpenyrétegekké szivárogtatja be, amelyek egy része végül eléri a Föld felszínét.
Ez a felfedezés segít rendezni egy olyan vita rendezését, amely évtizedek óta tombol: vajon a mag és a köpeny bármilyen anyagot cserél-e?
"Megállapításaink szerint bizonyos alapanyagok átkerülnek a köpenyek alapjába, és a mag kiszivárogtatja ezt az anyagot az elmúlt 2,5 milliárd évben" - írta a kutatók a The Conversation webhelyen, ahol a tudósok kutatásaikat írják a nyilvános.
A megállapítást a periódusos rendszer 74 elemének fém volfrám (W) tette lehetővé. Ha a volfrám randevú-profilt készít, akkor megjegyzi, hogy ez egy siderofil vagy "vasszerelmes". Tehát nem meglepő, hogy sok volfrám lóg a Föld magjában, amely elsősorban vasból és nikkelből készül.
A profiljában a volfrám azt is felsorolja, hogy van néhány izotópja (egy elem, amelynek a magjában eltérő számú neutron található), ide tartozik a W-182 (108 neutronnal) és a W-184 (110 neutronnal). Mialatt kutatásukat kidolgozták, a kutatók rájöttek, hogy ezek az izotópok segítséget nyújthatnak nekik az alapvetően szivárgó kérdés megoldásában.
Egy másik elem, a hafnium (Hf) egy litofil, azaz szereti a sziklákat, és megtalálható a Föld szilikátban gazdag köpenyében. A 8,9 millió éves felezési idővel a hafnium radioaktív Hf-182 izotópja W-182-re bomlik. Ez azt jelenti, hogy a köpenynek több W-182-nek kell lennie, mint a magnak - indokolta a tudósok.
"Ezért a mag és a köpenyek forrása közötti kémiai cserélés kimutatható lenne az óceán-szigetek bazaltjai 182W / 184W arányában", amelyek a köpenyben lévő tollakból származnak - írták a kutatók a tanulmányban.
De ez a különbség a volfrámban hihetetlenül kicsi lenne: A köpenyben és a magban levő volfrám-182 összetételének várhatóan csak körülbelül 200 ppm (ppm) különbsége lenne. "A világon kevesebb, mint öt laboratórium végezhet ilyen típusú analízist" - írta a kutatók a The Conversation-ban.
Ezenkívül nem könnyű megvizsgálni a magot, mivel az körülbelül 1800 mérföld (2900 kilométer) mélységben indul a föld alatt. A perspektíva szempontjából az emberek által a legmélyebb lyuk az Oroszországban található Kola Superdeep fúrólyuk, amelynek mélysége kb. 12,5 km.
A kutatók tehát a következő legjobb dolgot tanulmányozták: a sziklák, amelyek a Föld felszínére távoztak a mély köpenyből a Pilbara Cratonnál, Nyugat-Ausztráliában, valamint a Réunion-sziget és a Kerguelen-szigetcsoport hotspotjai az Indiai-óceánon.
Szivárgást észleltek
Az ezekben a kőzetekben található volfrámmennyiség kiszivárogtatta a magot. A Föld élettartama alatt a W-182-W-184 arány nagy változást mutatott a Föld köpenyében - találták a kutatók. Furcsa módon a Föld legrégebbi szikláinak magasabb a W-182-W-184 aránya, mint a legtöbb modern kőnek - fedezték fel.
"A köpeny 182W / 184W arányának változása azt jelzi, hogy a magból származó volfrám már régóta szivárog a köpenybe" - írta a The Conversation című kutató.
A Föld körülbelül 4,5 milliárd éves. A bolygó legrégebbi köpenykövei azonban volfrám izotópokban nem változtak jelentősen. Ez arra utal, hogy 4,3 milliárd és 2,7 milliárd évvel ezelőtt kevés vagy egyáltalán nem cseréltek anyagot a magból a felső köpenybe - mondta a kutatók.
Az elmúlt 2,5 milliárd évben azonban a köpenyben levő volfrám izotóp összetétele jelentősen megváltozott. Miért történt ez? Ha a köpenyek növekednek a mag-köpeny határától, akkor talán, mint egy fűrész, a Föld felszínéről származó anyag megy le a mély köpenybe - mondta a kutatók. A felszíni anyag oxigént tartalmaz, amely hatással lehet a volfrámra - mondta a kutatók.
"A szubdukció, amelyet a földfelszínről a köpenybe süllyedő kőzetek használnak, az oxigénben gazdag anyagot a felszínről a mély köpenybe veszi a lemeztektonika szerves alkotóelemeként" - írták a The Conversation kutatói. "A kísérletek azt mutatják, hogy az oxigénkoncentráció növekedése a mag-köpeny határán a volfrám elválasztását okozhatja a magból és a köpenybe."
Vagy talán amint a belső mag megszilárdult a Föld kialakulása után, az oxigénkoncentráció a külső magban megnőtt - mondta a kutatók. "Ebben az esetben az új eredményeink megmondhatnának nekünk valamit a mag fejlődéséről, beleértve a Föld mágneses mezőjének eredetét" - írták a The Conversation.
