Земля сформировалась из прироста вопроса, окружающего молодое Солнце. Теплота его формирования вызвала обширное таяние планеты, то, чтобы принуждать Землю распасться на два слоя, когда более плотный железный металл снизился внутрь к центру, создав ядро и оставив богатую силикатом мантию, плавающую выше.За последующие 4,5 миллиарда лет эволюции Земли конвекция в интерьере Земли, как вода, кипящая на печи, заставила глубокие части мантии повышаться вверх, таять, и затем отделяться еще раз плотностью. Плавить, так как они были менее плотными, чем нерасплавленная скала, повысилось, чтобы сформировать земную кору, в то время как более плотные остатки таяния опустились вниз, изменив химический состав мантии в процессе.
Остатки мантии формирования корки, как ранее полагали, смешались назад в мантию настолько полностью, что доказательства самых старых геохимических событий планеты, таких как основное формирование, были потеряны полностью.Однако исследовательская группа – который также включал Суджоя Махопэдхьяи и Вики Мантос из Калифорнийского университета Дэвис, Дон Фрэнсис из Университета Макгилла, и Мэтью Джексон, выпускник Карнеги теперь в Калифорнийском университете Санта-Барбара – смогла, считают геохимическую подпись материала перенесенной от ранних плавящихся событий, которые сопровождали формирование Земли. Они нашли его в относительно молодых скалах и из Баффиновой Земли, недалеко от берегов северной Канады, и от Плато Онтонг-Джавы в Тихом океане, к северу от Соломоновых Островов.Эти горные формирования называют базальтами наводнения, потому что они были созданы крупными извержениями лавы.
Сама укрепленная лава только между 60 и 120 миллионов лет, в зависимости от ее местоположения. Но команда обнаружила, что литой материал из Земли, которая давно прорвалась, чтобы создать эти равнины базальтовой скалы, должен свой химический состав событиям, которые произошли более чем 4,5 миллиарда лет в прошлом.
Вот то, как они поняли его:Они измерили изменения в этих скалах изобилия изотопа вольфрама – тот же самый элемент раньше делал нити ламп накаливания.
Изотопы – версии элемента, в котором количество нейтронов в каждом атоме отличается от количества протонов. (Каждый элемент содержит уникальное количество протонов.) Эти отличающиеся нейтронные числа означают, что у каждого изотопа есть немного отличающаяся масса.Почему вольфрам? Вольфрам содержит один изотоп массы 182, который создан, когда изотоп гафния элемента подвергается радиоактивному распаду, означая его элементные изменения состава, поскольку это испускает радиацию. Время, которое требуется для половины любого количества гафния 182, чтобы распасться в вольфрам 182, составляет 9 миллионов лет.
Это может походить на очень долгое время, но довольно быстро когда дело доходит до планетарных временных рамок формирования. Планеты Рокки как Земля или Марс заняли приблизительно 100 миллионов лет, чтобы сформироваться.Команда решила, что базальты из Баффиновой Земли, сформированной извержением на 60 миллионов лет из горячей точки мантии, в настоящее время располагаемой ниже Исландии и Плато Онтонг-Джавы, которое было сформировано огромным вулканическим событием приблизительно 120 миллионов лет назад, содержат немного больше вольфрама 182, чем другие молодые вулканические породы.Поскольку весь гафний 182 распался к вольфраму 182 в течение первых 50 миллионов лет истории Солнечной системы, эти результаты указывают, что у материала мантии, который таял, чтобы сформировать скалы базальта наводнения, которые команда изучила первоначально, было больше гафния, чем остальная часть мантии.
Вероятное объяснение этого состоит в том, что часть мантии Земли, из которой прибыла лава, испытала различную историю железного разделения, чем другие части мантии (так как вольфрам обычно удаляется к ядру наряду с железом.)Это было удивление команде, что такой материал все еще существует в интерьере Земли.«Это демонстрирует, что некоторые остатки интерьера ранней Земли, состав которого был определен процессами формирования планеты, все еще существуют сегодня», объяснил ведущий автор Ризо, теперь в Universite du Quebec Монреаль.«Выживание этого материала не ожидалось бы, учитывая степень, до которой тектоника плит смешала и гомогенизировала интерьер планеты за прошлые 4,5 миллиарда лет, таким образом, эти результаты – замечательное удивление», добавил Карлсон, директор Отдела Карнеги Земного Магнетизма.
Открытие команды предлагает новое понимание химии и динамики, которая сформировала формирующие процессы нашей планеты. Продвижение, ученые должны будут охотиться для других областей, показывающих суммы больше обычного размера вольфрама 182 с надеждой на освещение обоих самая ранняя часть истории Земли, а также места в интерьере Земли, где этот древний материал сохранен.