Несметные сокровища Земли: как частицам платины и золота удалось вырваться за пределы ядра

Наша планета образовалась 4,6 миллиарда лет назад и ученые столетиями пытаются разгадать ее тайны. Исследователям уже известно, что скрывается под нашими ногами на глубине 6 400 километров, однако они так и не могли найти достойное объяснение присутствия значительных количеств тяжелых металлов в земной коре и мантии, пишет IFLScience.

Такие металлы, как золото и платина считаются чрезвычайно драгоценными, так как они редко встречаются в земной коре и мантии. Впрочем, со временем ученые обнаружили, что они вовсе не так редки, как мы ожидали. Существующие модели формирования нашей планеты указывают на то, что большинство тяжелых металлов должны были бы погрузиться в земное ядро, однако что-то здесь не сходится.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Эта модель предполагает, что крошечные количества платины и золота были доставлены на Землю поздно прибывшими метеоритами. Однако очевидно, что эта теория не верна. К счастью, теперь ученые считают, что им наконец-то удалось разгадать эту тайну.

Не секрет, что ранняя Земля была весьма жарким местом. В результате гравитационного сжатия постоянно выделялось тепло, к этому добавлялись радиоактивны распад и бомбардировка планетезималей и крупных астероидов. Все это превратило планету в "расплавленный океан". В свете таких событий более тяжелые элементы должны были утонуть, тогда как более легки — всплыть.

Более того, известно, что именно железо составляет основную часть ядра, а потому с наибольшей вероятностью должны были захватываться "любящие железо металлы", которые легче всего связываются с ним, чем с кислородом. К ним относятся золото, платина и иридий, а также родий и другие менее известные элементы.

Когда твердая земная кора сформировалась, меньшие удары астероидов попросту не смогли бы проникнуть в нее, то есть даже высокосидерофильные элементы (HSE) остались бы на поверхности или, по крайней мере, в мантии. Однако количество минералов, поступающих таким путем, было ничтожно мало в сравнении с количеством минералов, поступающих от гораздо более крупных объектов.

В новом исследовании профессор Йельского университета Джун Коренага и доктор Симоне Марчи из Юго-Западного исследовательского института представили новую модель, способную объяснить, как некоторые из ранее прибывших HSE присутствуют в мантии и могут высвобождаться при извержениях вулканов.

Ученые утверждают, что удар достаточно большого объекта может создать местный океан магмы. Предполагается, что такое огромное влияние будет иметь комплексный эффект, что создало бы частично расплавленную область под местным океаном магмы со слоями твердого и расплавленного силикатов, а также жидкого металла. Модель предполагает, что в этом случае большая часть металлов будет включена в земное ядро, однако в мантии Земли все еще некоторое количество. Выводы модели соответствуют тому, что мы можем наблюдать больше, чем любые другие альтернативные модели.

Команда отмечает, что обилие HSE в коре может быть объяснено тем, что около 0,5 процента массы Земли должно было появиться после формирования ядра. Такие выводы выглядят весьма правдоподобными, однако считается, что большая часть этого могла прийти в виде небольшого количества гигантских объектов, диаметром около 1 000 километров или больше. Предполагается, что все подобные гигантские объекты также имеют собственное ядро.

В своей работе Коренаги и Марчи сосредоточились на объяснении того, почему эти ядра не слились с земным, оставив после себя так много металлов. И теперь они подозревают, что последствия мощной бомбардировки после формирования ядра могли привести к образованию провинций с низкой скоростью сдвига, расположенных на границе мантии и ядра.

Ранее Фокус писал о самых сильные космических взрывах во Вселенной: что такое килоновые.