Spálené jadro Zeme nie je samotár - zachytilo sa zmiešanie s inými podsvetovými vrstvami. To je podľa novej štúdie, ktorá zistila, že najvnútornejšia časť planéty uniká časť obsahu do plášťových oblakov, z ktorých niektoré nakoniec dopadajú na zemský povrch.
Tento objav pomáha urovnať diskusiu, ktorá zúri už celé desaťročia: či už si nejaký materiál vymieňajú jadro a plášť, vedci tvrdia, že vedci tvrdia.
„Naše zistenia naznačujú, že niektoré základné materiály sa prenášajú do základu týchto plášťov a do jadra uniká tento materiál za posledných 2,5 miliardy rokov,“ píšu vedci v The Conversation, webe, kde vedci píšu o svojom výskume pre verejnosť.
Zistenie bolo umožnené kovovým volfrámom (W), prvkom 74 v periodickej tabuľke. Ak by volfrám mal vytvoriť zoznamovací profil, poznamenal by si, že je to siderofil alebo „milenec železa“. Niet divu, že v jadre Zeme visí veľa volfrámu, ktoré je vyrobené predovšetkým zo železa a niklu.
Vo svojom profile by volfrám tiež uviedol, že má niekoľko izotopov (prvok s rôznym počtom neutrónov vo svojom jadre), vrátane W-182 (s 108 neutrónmi) a W-184 (s 110 neutrónmi). Pri príprave štúdie si vedci uvedomili, že tieto izotopy im môžu pomôcť vyriešiť otázku úniku jadra.
Ďalším prvkom, hafnium (Hf), je litofíl, čo znamená, že miluje skaly a nachádza sa v zemskom kremičitom plášti bohatom na kremičitany. S polčasom rozpadu 8,9 milióna rokov sa rádioaktívny izotop Haf-182 hafnia rozpadne na W-182. To znamená, že plášť by mal mať viac W-182 ako má jadro, vedci tvrdili.
„Z tohto dôvodu vedci napísali štúdiu, že chemická výmena medzi jadrom a zdrojom plášťa oblakov by sa dala zistiť v pomere 182 W / 184 W v bazaltoch na ostrovoch oceánu“, ktoré pochádzajú z oblakov plášťa.
Tento rozdiel v volfráme by však bol neuveriteľne malý: Očakávalo sa, že zloženie volfrámu-182 v plášti a jadre sa bude líšiť iba o asi 200 častíc na milión (ppm). „Tento typ analýzy môže vykonať menej ako päť laboratórií na svete,“ píšu vedci z časopisu The Conversation.
Okrem toho nie je ľahké študovať jadro, pretože začína v hĺbke asi 1 800 kilometrov (2 900 km) pod zemou. Aby sme to zobrali do úvahy, najhlbšia diera, akú kedy ľudia vykopali, je Kola Superdeep Borehole v Rusku, ktorá má hĺbku asi 12,3 km.
Vedci teda skúmali ďalšiu najlepšiu vec: horniny, ktoré vytekali na zemský povrch z hlbokého plášťa v Pilbara Craton v západnej Austrálii a hotspoty ostrovov Réunion a Kerguelen v Indickom oceáne.
Zistil sa únik
Množstvo volfrámu v týchto horninách odhalilo únik z jadra. Vedci zistili, že za celý život na Zemi došlo k veľkej zmene pomeru W-182-k-W-184 v zemskom plášti. Je zvláštne, že najstaršie kamene na Zemi majú vyšší pomer W-182-k-W-184 ako väčšina dnešných hornín.
„Zmena pomeru 182 W / 184 W plášťa naznačuje, že volfrám z jadra preteká do plášťa dlhú dobu,“ píšu vedci v rozhovore.
Krajina má asi 4,5 miliardy rokov. Najstaršie plášťové skaly planéty však nezaznamenali žiadne významné zmeny v izotopoch volfrámu. To naznačuje, že pred 4,3 miliardami až 2,7 miliardami rokov došlo k malej alebo žiadnej výmene materiálu od jadra k hornému plášťu, uviedli vedci.
Ale za posledných 2,5 miliardy rokov sa zloženie izotopov volfrámu v plášti podstatne zmenilo. Prečo sa to stalo? Ak plášte plášťa stúpajú z hranice jadra plášťa, potom, podobne ako vidlička, materiál z povrchu Zeme klesá do hlbokého plášťa, uviedli vedci. Vedci tvrdia, že tento povrchový materiál obsahuje kyslík, prvok, ktorý môže ovplyvňovať volfrám.
"Subduction, termín používaný pre horniny z povrchu Zeme klesajúci do plášťa, berie materiál bohatý na kyslík z povrchu do hlbokého plášťa ako neoddeliteľnú súčasť doskovej tektoniky," uviedli vedci v rozhovore. „Experimenty ukazujú, že zvýšenie koncentrácie kyslíka na rozhraní jadro-plášť môže spôsobiť, že sa volfrám oddelí od jadra a do plášťa.“
Alebo možno, keď sa vnútorné jadro stuhlo po vytvorení Zeme, koncentrácia kyslíka vo vonkajšom jadre sa zvýšila, uviedli vedci. „V tomto prípade by nám naše nové výsledky mohli povedať niečo o vývoji jadra, vrátane pôvodu magnetického poľa Zeme,“ napísali v rozhovore.
