Close
01 июня 2020, Понедельник

Ученые обнаружили «побег» тяжелого железа из ядра Земли

16.04.2020 Источник: NAUKA.TASS.RU 602

Ученые обнаружили «побег» тяжелого железа из ядра ЗемлиФото из открытых источников

Это объясняет, почему в лаве некоторых подводных гавайских вулканов так много тяжелого железа.

Причиной сейсмических аномалий, которые происходят на границе между ядром и мантией Земли, могут быть "утечки" тяжелых изотопов железа из ядра планеты в верхние слои ее литосферы. К такому выводу пришли ученые из Дании и США, статью которых опубликовал научный журнал Nature Geoscience.

"Если наши расчеты верны, то материя ядра постоянно просачивалась в верхние слои литосферы на протяжении многих миллиардов лет. Подобное открытие объясняет, почему в породах мантии значительно больше тяжелого железа, чем в астероидах-хондритах, которые состоят из первичной материи Солнечной системы", – рассказал один из авторов исследования, профессор Калифорнийского университета в Дэвисе (США) Чарльз Лешер.

Ядро Земли состоит из двух разнородных слоев – твердого металлического ядра в центре и внешнего слоя из жидкого железа и никеля. Этот расплав постоянно движется, результатом чего служит, в частности, магнитное поле Земли. Оно защищает жизнь на поверхности нашей планеты и ее атмосферу от космических лучей, вспышек на Солнце и других опасных космических явлений.

Последние наблюдения за структурой ядра Земли, а также математические модели его устройства указали на то, что внутри него может скрываться не два, а три отдельных слоя. Вдобавок, геологи обнаружили намеки на то, что ядро постоянно обменивается материей с мантией, вырабатывая своеобразные "пузыри" из железа, которые поднимаются из ядра в мантию.

Путешествие из центра Земли

Изучая недавно открытые сейсмические аномалии в так называемом D"-слое мантии, Лешер и его коллеги открыли еще одно свидетельство того, что материя ядра постоянно просачивается в нижние слои мантии Земли.

Так геологи называют двухсоткилометровый слой пород, который непосредственно соприкасается с ядром планеты. Несколько лет назад сейсмологи обнаружили в этой зоне небольшие области, в которых скорость движения сейсмических волн падала загадочным образом. Многие ученые предполагают, что эти аномалии связаны с "пузырями" из железа и другими не характерными для мантии породами, которые образовались в результате ее взаимодействий с ядром.

Авторы статьи проверили, так ли это на самом деле. Для этого они попытались воспроизвести процесс формирования подобных аномалий в своей лаборатории. Ученые создали специальную установку, которая воспроизводит условия на границе мантии и ядра Земли, поместили в нее цилиндры из железа, никеля и ряда других элементов, после чего сжали их до сверхвысоких давлений.

Эти опыты показали, что разные изотопы железа в подобных условиях вели себя неодинаково. Более легкие атомы чаще оставались внутри ядра, тогда как тяжелое железо-57 начинало подниматься в верхние слои расплава, в которых температура и давление были меньше.

Этот процесс, как показывают расчеты геологов, может продолжаться на протяжении многих сотен миллионов лет, пока пограничный слой не потеряет стабильность и не начнет подниматься вверх в виде так называемого плюма – сверхгорячего и быстрого вертикального потока магмы.

В некоторых случаях, как считают ученые, эти фрагменты материи ядра могут достигать поверхности Земли. Это, в частности, хорошо объяснило бы то, почему в лаве некоторых подводных вулканов у берегов Гавайских островов и архипелага Самоа необычно много тяжелого железа, подытожили авторы статьи.

Новости партнеров
Самое популярное
Ученые выяснили причины одного из самых массовых вымираний жизни
31.05.2020 46

Британские исследователи выяснили, что стало причиной девонского вымирания, произошедшего 359 миллионов лет назад.