Maa on saattanut luopua sisimmistä salaisuuksistaan Kalifornian geokemisteille, jotka ovat käyttäneet laajoja tietokonesimulaatioita kootaksemme planeettamme ytimen varhaisimman historian.
Tämä kaavio maankuoresta ja vaipasta näyttää heidän tutkimuksensa tulokset, joissa havaittiin äärimmäisissä paineissa, että radan raskaammat isotoopit olisivat keskittyneet vaipan pohjaan, kun se kiteytyi magman valtamerestä.
Käyttämällä supertietokonetta käytännössä puristamaan ja kuumentamaan rautaa sisältäviä mineraaleja olosuhteissa, jotka olisivat olleet olemassa, kun maa kiteytyi magman valtamerestä kiinteään muotoonsa 4,5 miljardia vuotta sitten, kaksi tutkijaa - Kalifornian yliopistosta Davisista - ovat tuottaneet ensimmäisen kuvan siitä, kuinka raudan eri isotoopit jakautuivat alun perin kiinteään maahan.
Löytö saattaa tuoda esiin tutkimuksen aallon aikana Maan vaipan, noin 1800 mailin syvyisen materiaalikerroksen evoluution, joka ulottuu planeetan ohuen kuoren alapuolelta metalliseen ytimeensä.
"Nyt kun meillä on jonkinlainen käsitys siitä, kuinka nämä raudan isotoopit alun perin jakautuivat maan päälle", sanoi tutkimuksen pääkirjailija James Rustad, "meidän pitäisi pystyä käyttämään isotooppeja jäljittääksesi maan moottorin sisäistä toimintaa."
Lehti julkaisi Rustadin ja kirjoittaja Qing-zhu Yinin tutkimusta kuvaavan paperinLuonnontieteellinen sunnuntaina 14. kesäkuuta, ennen painetun julkaisun julkaisua heinäkuussa.
Maapallon kuoren ja ytimen väliin sijoitettu valtava vaippa muodostaa noin 85 prosenttia planeetan tilavuudesta. Ihmisen aikataulussa tämä valtava osa orbistamme näyttää olevan vankka. Mutta miljoonien vuosien aikana sulan ytimen lämpö ja vaipan oma radioaktiivinen hajoaminen aiheuttavat sen hitaasti kuumenemisen, kuten paksu keitto matalalla liekillä. Tämä kierto on vetovoima takana tektonisten levyjen pinta liikettä, joka rakentaa vuoria ja aiheuttaa maanjäristyksiä.
Yksi tietolähde, joka antaa käsityksen tämän viskoosisen massan fysiikasta, ovat neljä rautaa olevan pysyvää muotoa tai isotooppia, joita löytyy kivistä, jotka ovat nousseet maan pinnalle merenpohjan keskivälillä, joissa esiintyy merenpohjan leviämistä, ja kuormituspisteissä. kuten Havaijin tulivuoret, jotka nousevat läpi maankuoren. Geologit epäilevät, että osa tästä materiaalista on peräisin vaipan ja ytimen välisestä radasta noin 1800 mailia pinnan alla.
"Geologit käyttävät isotooppeja jäljittääkseen luonnossa tapahtuvia fysikaalis-kemiallisia prosesseja tavalla, jolla biologit käyttävät DNA: ta elämän kehityksen seuraamiseen", Yin sanoi.
Koska kivien rauta-isotooppien koostumus vaihtelee riippuen paineesta ja lämpötilaolosuhteista, joissa kivi muodostettiin, Yinin mukaan geologit voisivat periaatteessa käyttää rauta-isotooppeja kallioissa, jotka on kerätty kuumista pisteistä ympäri maailmaa, vaipan geologisen historian seuraamiseksi. . Mutta voidakseen tehdä niin, heidän on ensin tiedettävä, kuinka isotoopit jakautuivat alun perin Maan alkukantaiseen magmanmereen, kun se jäähtyi ja kovettui.
Yin ja Rustad tutkivat, kuinka maapallon sisäpuolella olevan syvän paineen ja lämpötilan kilpailevat vaikutukset olisivat vaikuttaneet alavaipan mineraaleihin, vyöhykkeelle, joka ulottuu noin 400 mailia planeetan kuoren alapuolelta ydinvaipan rajoitukseen. Lämpötilat 4500 Kelvin-asteeseen saakka vähentävät mineraalien isotooppiset erot minisoluun, kun taas murskauspaineilla on taipumus muuttaa itse rautamatomin perusmuotoa, ilmiötä, jota kutsutaan elektroniseksi spin-siirtymäksi.
Pari laski kahden mineraalin rauta-isotooppikoostumuksen lämpötila-alueilla, paineissa ja erilaisissa elektronisissa spin-olosuhteissa, joiden tiedetään nyt esiintyvän alemmassa vaipassa. Kaksi mineraalia, ferroperovskiitti ja ferroperiklaasi, sisältävät käytännössä kaiken raudan, jota esiintyy tässä maan syvässä osassa.
Laskelmat olivat niin monimutkaisia, että jokaisen sarjan Rustad ja Yin juoksivat tietokoneen läpi, joka tarvitsi kuukauden loppuun.
Yin ja Rustad totesivat, että äärimmäisissä paineissa olisi keskittynyt raudan raskaampia isotooppeja lähellä kiteytymisvaipan pohjaa.
Tutkijat suunnittelevat dokumentoivan rautaisotooppien vaihtelun puhtaissa kemikaaleissa, joille laboratoriossa kohdistetaan lämpötilat ja paineet, jotka vastaavat ydin-vaipan rajalla olevia. Lopulta Yin sanoi, että he toivovat näkevänsä teoreettiset ennusteensa varmennettuna geologisissa näytteissä, jotka on tuotettu alemmasta vaipasta.
Lähde: EurekAlert
