Новые геохимические исследования показывают, что существующие теории образования Земли могут быть ошибочными. Результаты экспериментов, показывающих, как цинк (Zn) соотносится с серой (S) в условиях, существовавших во время образования Земли более 4 миллиардов лет назад, указывают на то, что в ядре Земли имеется значительное количество Zn., тогда как раньше считалось, что их нет. Это означает, что строительные блоки Земли должны отличаться от предполагаемых. Работа представлена на геохимической конференции Гольдшмидта в Париже.
Исследователи из Института физики земного шара в Париже (IPGP) расплавили смеси богатых железом металлов и силикатных соединений, содержащих Zn и S, при высоких температурах и давлениях до 80 ГПа и 4100K, чтобы экспериментально моделировать дифференциацию ядра и мантии во время формирования Земли. Затем они измерили, как эти элементы были распределены (разделены) между ядром и мантией их экспериментов. Когда они ввели свои результаты в компьютерные модели формирования Земли, они обнаружили, что ни одна из канонических моделей не может в достаточной степени воспроизвести соотношение S/Zn в современной мантии. Это означает, что текущие оценки состава Земли, включая ее ядро, должны быть изменены, и, следовательно, способ образования ядра и мантии, то есть Земли, также может потребовать пересмотра..
Большинство теорий основаны на том, что Земля образовалась только из двух типов каменных метеоритов, хондритов CI или энстатитовых хондритов. Однако эта новая работа указывает на то, что Земля должна была образоваться из более бедного S источника.; с точки зрения геохимии, лучшим кандидатом на роль этого материала являются хондриты CH, богатые металлами», - сказал Брэндон Махан (Institut de Physique du Globe de Paris).
Хондриты CH были впервые классифицированы в 1985 году, и было идентифицировано всего несколько десятков экземпляров. Они богаты металлическим железом и бедны легко испаряемыми элементами, что указывает на образование при очень высоких температурах, но они также содержат несколько процентов водоносных минералов, что парадоксальным образом свидетельствует о низких температурах.
Это означает, что хондриты CH, как и Земля, имеют очень сложную историю формирования, которая придала им черты как экстремально высоких, так и холодных. Если наши результаты верны, это указывает на то, что строительные блоки Земли могут быть немного более экзотическими, чем мы думали». Существующие теории формирования Земли в значительной степени основаны на геохимии. Один из основных геохимических ключей к образованию Земли лежит в Таким образом, такие элементы, как Zn и S, связаны в метеоритах в относительно хорошо известном соотношении, а это означает, что если вы знаете количество Zn в метеорите, вы можете оценить количество S.«Мы решили проверить, было ли это соотношение таким же для растущей Земли, как сегодня, используя различные возможные исходные материалы», - сказал Брэндон Махан.
Мы обнаружили, что в условиях, сходных с теми, которые оценивались при формировании Земли, Zn имеет тенденцию распределяться между ядром и мантией не так, как мы думали, т. е. значительное количество его будет связано в Основываясь на предыдущих моделях, если мы можем поместить больше Zn в ядро, то по ассоциации вы также поместите в ядро больше S, фактически намного больше, чем предполагают большинство текущих наблюдений..
Большинство ведущих оценок ограничивают количество серы в ядре Земли на уровне около 2%. Если это так, то использование большинства известных метеоритов в качестве исходного материала для Земли ставит отношение S/Zn в мантии намного выше принятых в настоящее время значений, потому что слишком много S оказывается в мантии, что указывает на то, что, возможно, Земля не может состоять из любой из материалов Солнечной системы, которые ранее были предложены в качестве исходного материала.
Но если бы строительные блоки Земли были чем-то вроде CH Хондритов, это могло бы дать нам Землю, очень похожую на ту, которую мы видим сегодня."
Для сравнения, 80 ГПа примерно в 1,5 раза превышает типичное давление, необходимое для синтеза алмазов. Температура поверхности Солнца составляет около 5800К.