Spalující jádro Země není samotář - bylo přistiženo, že se mísí s jinými podsvětími. To je podle nové studie, která zjistila, že nejvnitřnější část planety uniká část jejího obsahu do plášťových oblaků, z nichž některé nakonec dosáhnou zemského povrchu.
Tento objev pomáhá urovnat debatu, která zuří po celá desetiletí: ať už si jádro a plášť vyměňují jakýkoli materiál, uvedli vědci.
"Naše zjištění naznačují, že některé jádrové materiály se přenášejí do základny těchto plášťů chumáčů a jádro uniká tento materiál za posledních 2,5 miliardy let," uvedli vědci v The Conversation, webové stránce, kde vědci psají o svém výzkumu pro veřejnost.
Toto zjištění bylo umožněno kovovým wolframem (W), prvkem 74 na periodické tabulce. Pokud by wolfram měl vytvořit datovací profil, poznamenal by si, že je to siderofil nebo „milenec železa“. Není tedy divu, že v jádru Země, které je primárně vyrobeno ze železa a niklu, visí spousta wolframu.
Na svém profilu by wolfram také uvedl, že má několik izotopů (prvek s odlišným počtem neutronů v jeho jádru), včetně W-182 (s 108 neutrony) a W-184 (s 110 neutronů). Při navrhování studie si vědci uvědomili, že tyto izotopy jim mohou pomoci vyřešit otázku úniku jádra.
Dalším prvkem, hafnium (Hf), je litofil, což znamená, že miluje skály a lze jej nalézt v zemském silikátově bohatém plášti. S poločasem 8,9 milionu let se radioaktivní izotop Haf-182 hafnia rozpadne na W-182. To znamená, že plášť by měl mít více W-182 než jádro, říkali vědci.
„Proto by chemická výměna mezi jádrem a zdrojem chocholů pláště byla detekovatelná v poměru 182W / 184W bazaltů oceánských ostrovů,“ které pocházejí z chocholů v plášti, výzkumníci napsali ve studii.
Tento rozdíl v wolframu by však byl neuvěřitelně malý: Očekávalo se, že složení wolframu-182 v plášti a jádru se bude lišit pouze asi o 200 dílů na milion (ppm). "Méně než pět laboratoří na světě může provádět tento typ analýzy," uvedli vědci v The Conversation.
Kromě toho není snadné studovat jádro, protože začíná v hloubce asi 1 900 kilometrů pod zemí. Abychom to uvedli do perspektivy, nejhlubší díra, jakou kdy lidé vykopali, je Kola Superdeep Borehole v Rusku, který má hloubku asi 12,3 km.
Vědci tedy studovali další nejlepší věc: skály, které vytekly na zemský povrch z hlubokého pláště u Pilbara Craton v západní Austrálii a hotspoty ostrovů Réunion a Kerguelen v Indickém oceánu.
Byl zjištěn netěsnost
Množství wolframu v těchto horninách odhalilo únik z jádra. Vědci zjistili, že v průběhu zemského života došlo v plášti Země k velké změně poměru W-182-k-W-184. Kupodivu, nejstarší horniny Země mají vyšší poměr W-182-k-W-184 než většina dnešních hornin.
"Změna poměru 182W / 184W pláště naznačuje, že wolfram z jádra uniká do pláště dlouhou dobu," uvedli vědci v rozhovoru.
Země je stará asi 4,5 miliardy let. Nejstarší plášťové skály planety však neměly žádné významné změny izotopů wolframu. To naznačuje, že před 4,3 miliardami až 2,7 miliardami let došlo k malé nebo žádné výměně materiálu od jádra k hornímu plášti, uvedli vědci.
Ale v posledních 2,5 miliardách let se složení izotopů wolframu v plášti podstatně změnilo. Proč se to stalo? Pokud pláště pláště stoupají z hranice jádro-plášť, pak možná, jako je pila, materiál z povrchu Země klesá do hlubokého pláště, uvedli vědci. Tento povrchový materiál obsahuje kyslík, prvek, který může ovlivnit wolfram, uvedli vědci.
„Subduction, termín používaný pro horniny ze zemského povrchu sestupujícího do pláště, vezme materiál bohatý na kyslík z povrchu do hlubokého pláště jako nedílnou součást deskové tektoniky,“ uvedli vědci v rozhovoru. "Experimenty ukazují, že zvýšení koncentrace kyslíku na rozhraní jádro-plášť může způsobit, že se wolfram oddělí od jádra do pláště."
Nebo, možná jak vnitřní jádro ztuhlo po vytvoření Země, koncentrace kyslíku ve vnějším jádru vzrostla, uvedli vědci. „V tomto případě by nám naše nové výsledky mohly říct něco o vývoji jádra, včetně původu magnetického pole Země,“ napsali v rozhovoru.
