Незліченні скарби Землі: як частинкам платини й золота вдалося вирватися за межі ядра

Наша планета утворилася 4,6 мільярда років тому і вчені століттями намагаються розгадати її таємниці. Дослідникам уже відомо, що ховається під нашими ногами на глибині 6 400 кілометрів, проте вони так і не могли знайти гідне пояснення присутності значних кількостей важких металів у земній корі та мантії, пише IFLScience.

Такі метали, як золото і платина, вважаються надзвичайно дорогоцінними, оскільки вони рідко зустрічаються в земній корі та мантії. Втім, згодом учені виявили, що вони зовсім не такі рідкісні, як ми очікували. Теперішні моделі формування нашої планети вказують на те, що більшість важких металів мали б зануритися в земне ядро, проте щось тут не сходиться.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Ця модель припускає, що крихітні кількості платини і золота були доставлені на Землю метеоритами, які прибули пізно. Однак очевидно, що ця теорія не вірна. На щастя, тепер учені вважають, що їм нарешті вдалося розгадати цю таємницю.

Не секрет, що рання Земля була вельми спекотним місцем. Унаслідок гравітаційного стиснення постійно виділялося тепло, до цього додавалися радіоактивний розпад і бомбардування планетезималей і великих астероїдів. Усе це перетворило планету на "розплавлений океан". У світлі таких подій важчі елементи мали б потонути, тоді як легші — спливти.

Ба більше, відомо, що саме залізо становить основну частину ядра, а тому з найбільшою ймовірністю мали захоплюватися метали, які "люблять залізо", і які найлегше зв'язуються з ним, ніж із киснем. До них належать золото, платина та іридій, а також родій та інші менш відомі елементи.

Коли тверда земна кора сформувалася, менші удари астероїдів просто не змогли б проникнути в неї, тобто навіть високосидерофільні елементи (HSE) залишилися б на поверхні або принаймні в мантії. Однак кількість мінералів, що надходять таким шляхом, була мізерно малою порівняно з кількістю мінералів, що надходять від набагато більших об'єктів.

У новому дослідженні професор Єльського університету Джун Коренага і доктор Сімоне Марчі з Південно-Західного дослідницького інституту представили нову модель, здатну пояснити, як деякі з HSE, які прибули раніше, присутні в мантії та можуть вивільнятися під час вивержень вулканів.

Вчені стверджують, що удар досить великого об'єкта може створити місцевий океан магми. Передбачається, що такий величезний вплив матиме комплексний ефект, що створив би частково розплавлену область під місцевим океаном магми з шарами твердого і розплавленого силікатів, а також рідкого металу. Модель припускає, що в цьому випадку більша частина металів буде включена в земне ядро, проте в мантії Землі все ще є деяка кількість. Висновки моделі відповідають тому, що ми можемо спостерігати більше, ніж будь-які інші альтернативні моделі.

Команда зазначає, що велика кількість HSE в корі може бути пояснена тим, що близько 0,5 відсотка маси Землі мало з'явитися після формування ядра. Такі висновки виглядають вельми правдоподібними, проте вважається, що більша частина цього могла прийти у вигляді невеликої кількості гігантських об'єктів, діаметром близько 1 000 кілометрів або більше. Передбачається, що всі подібні гігантські об'єкти також мають власне ядро.

У своїй роботі Коренагі та Марчі зосередилися на поясненні того, чому ці ядра не злилися із земним, залишивши після себе так багато металів. І тепер вони підозрюють, що наслідки потужного бомбардування після формування ядра могли призвести до утворення провінцій з низькою швидкістю зсуву, розташованих на кордоні мантії і ядра.

Раніше Фокус писав про найсильніші космічні вибухи у Всесвіті: що таке кілонові.