Zemljina užarena jezgra nije usamljena - uhvaćena je u miješanju s drugim, podzemnim slojevima. To je prema novoj studiji koja je otkrila da unutarnji dio planete dio svog sadržaja curi u plaštima plašta, od kojih neki na kraju stignu do Zemljine površine.
Ovo otkriće pomaže riješiti raspravu koja traje već desetljećima: razmjenjuju li jezgra i plašt bilo kakav materijal, rekli su istraživači.
"Naša otkrića sugeriraju da se neki osnovni materijal prenosi u bazu ovih plašta, a jezgra je puštala taj materijal u posljednjih 2,5 milijardi godina", napisali su istraživači u The Conversation, web stranici na kojoj znanstvenici pišu o svojim istraživanjima za javnost.
Otkriće je omogućilo metalni volfram (W), element 74 na periodičnoj tablici. Ako bi volfram napravio profil za upoznavanje, napomenuo bi da se radi o siderofilu ili "ljubitelju željeza". Stoga ne čudi da se u Zemljinoj jezgri visi puno volframa koji je prvenstveno izrađen od željeza i nikla.
Na svom profilu volfram bi također naveo da ima nekoliko izotopa (element s različitim brojem neutrona u jezgri), uključujući W-182 (sa 108 neutrona) i W-184 (sa 110 neutrona). Dok su osmišljavali svoju studiju, istraživači su shvatili da bi im ovi izotopi mogli pomoći u rješavanju ključnog pitanja.
Drugi element, hafnijum (Hf), je litofil, što znači da voli stijene i može se naći u zemljinom plaštu bogatom silikatima. S vremenom poluživota od 8,9 milijuna godina, hafnijev radioaktivni izotop Hf-182 propada u W-182. To znači da bi plašt trebao imati više W-182 nego jezgra, tvrde znanstvenici.
"Stoga bi se kemijska razmjena između jezgre i izvora plašta plašta mogla otkriti u omjeru 182W / 184W okeanskih bazalskih otoka", koji potječu od šljiva u plaštu, napisali su istraživači u studiji.
Ali ta bi razlika u volframu bila nevjerojatno mala: Sastav volfram-182 u plaštu i jezgri očekivao je da će se razlikovati za samo oko 200 dijelova na milijun (ppm). "Manje od pet laboratorija na svijetu može napraviti ovu vrstu analize", napisali su istraživači u The Conversation.
Nadalje, nije lako proučiti jezgru, jer počinje na dubini od oko 1.900 kilometara (2.900 kilometara) pod zemljom. Da bismo to stavili u perspektivu, najdublja rupa koju su ljudi dosad iskopali je Kola Superdeep bušotina u Rusiji, koja ima dubinu od oko 7,6 milja.
Dakle, istraživači su proučavali sljedeću stvar: stijene koje su curile na Zemljinu površinu iz dubokog plašta u kratonu Pilbara u zapadnoj Australiji, te žarišne točke otoka Réunion i arhipelaga Kerguelen u Indijskom oceanu.
Otkriven je curenje
Količina volframa u tim stijenama otkrila je curenje iz jezgre. Tijekom životnog vijeka Zemlje došlo je do velike promjene u omjeru W-182 prema W-184 u zemljinom plaštu, otkrili su istraživači. Začudo, najstarije stijene na Zemlji imaju veći omjer W-182 prema W-184 od većine stijena modernog dana, otkrili su.
"Promjena omjera 182W / 184W plašta ukazuje na to da volfram iz jezgre već duže vrijeme curi u plašt", napisali su istraživači u The Conversation.
Zemlja je stara oko 4,5 milijardi godina. Najstarije stijene plašta na planeti nisu imale značajne promjene na izotopima volframa. To sugerira da je od 4,3 do 2,7 milijardi godina prije bilo malo ili nikakve razmjene materijala od jezgre do gornjeg plašta, rekli su istraživači.
Ali u proteklih 2,5 milijardi godina, sastav izotopskog volfram u plaštu znatno se promijenio. Zašto se to dogodilo? Ako se plinovi plašta dižu s granice jezgrenog ogrtača, onda se možda, poput pila, materijal sa zemljine površine spušta u duboki plašt, rekli su istraživači. Ovaj površinski materijal ima kisik u sebi, element koji može utjecati na volfram, rekli su istraživači.
"Subdukcija, izraz koji se koristi za stijene sa Zemljine površine koja se spuštaju u plašt, izvlači materijal bogat kisikom s površine u duboki plašt kao sastavni dio tektonike ploča", napisali su istraživači u The Conversation. "Eksperimenti pokazuju da bi porast koncentracije kisika na granici plašta i jezgre mogao dovesti do odvajanja volframa iz jezgre i u plašt."
Ili, možda kako se unutarnja jezgra očvrsnula nakon formiranja Zemlje, koncentracija kisika u vanjskoj jezgri povećavala se, rekli su istraživači. "U ovom slučaju, naši bi novi rezultati mogli reći nešto o evoluciji jezgre, uključujući podrijetlo zemljinog magnetskog polja", napisali su u The Conversation.
