Чому на землі більше заліза, ніж на місяці

0

Z-machine

Вчені з Sandia National Laboratories, що працюють з Z-machine, експериментальною установкою і одним з найбільших у світі джерел спалахів рентгенівського випромінювання, допомогли розплутати давню таємницю астрофізики: чому залізо виявляється розсипаним по всій мантії Землі, товстому шару між ядром Землі і її корою.

На перший погляд, здається більш розумним, що залізо, що прибуває в процесі зіткнень Землі з планетами – від декількох метрів до сотень кілометрів у діаметрі – під час останніх стадій формування Землі, повинно було кулею йти в ядро ​​Землі, де і так знаходиться досить багато заліза .

По-друге, залишається загадкою, чому Місяць пропорційно має набагато менше заліза в мантії, ніж Земля. Оскільки Місяць зазнав таке ж позаземне бомбардування, що і її великий сусід, що могло б пояснити відносну відсутність цього елементу в мантії Місяця?

Щоб відповісти на ці питання, вчені під керівництвом професора Штейна Якобсена з Гарвардського університету і професора Сари Стюарт з Каліфорнійського університету в Девісі поставили під питання прийняте теоретичне значення точки випаровування заліза при високому тиску. Якщо випаровування відбувається при більш низьких тисках, ніж передбачалося, серйозний шматок заліза після зіткнення міг випаруватися у вигляді залізного пари, яка ковдрою накрив Землю, а не пройти через неї. В результаті на Землю проливався б залізний дощ, який і створив би кишені цього елемента, в даний час виявляються в мантії.

Що стосується Місяця, то могло статися те ж саме розчинення заліза в пар, але слабка гравітація супутника просто була не в змозі захопити більшу частину вільно плаваючих атомів заліза, чим і пояснюється брак залізних родовищ на Місяці.

Здебільшого заради експериментальних, ніж теоретичних досліджень вчені звернулися до Z-machine та її Програмі фундаментальної науки, координованих менеджером Sandia Томасом Меттсон. Це призвело до співпраці між Sandia, Гарвардом, Калтех і Ліверморської національної лабораторії, в ході якого мало бути визначено експериментальне значення порога випаровування заліза, яке замінило б теоретичне значення, яке використовується протягом десятиліть.

Рик Краус з Ліверморської національної лабораторії і Рей Лемке і Сет Рут з Sandia використовували Z-машину для прискорення металів до екстремальних швидкостей, використовуючи потужні магнітні поля. Вчені створили мета, яка складалася із залізної 5-міліметрової пластини товщиною в 200 мікрон, і запускали в неї літаючі алюмінієві тарілки зі швидкістю 25 кілометрів на секунду. При такому ударному тиску потужна ударна хвиля, яка виникала в залозі, змушувала його стискатися, нагріватися і в кінцевому рахунку випаровуватися.

Результати, опубліковані раніше в цьому місяці в Nature Geosciences, показали, що ударне тиск, експериментально необхідне для випаровування заліза, приблизно становить 507 гігапаскаля, зрізаючи попередню оцінку більш ніж на 40% (887 гігапаскаля). Астрофізики кажуть, що це менший тиск легко досягається під час фінальних стадій планетарного зростання через акреції.

Головний дослідник Краус розповів: «Оскільки планетологи завжди вважали, що залізо досить важко випарувати, їм не приходило в голову, що таке випаровування може бути важливим процесом в ході формування Землі та її ядра. З нашими експериментами стало очевидно, що випарувати залізо в процесі удару досить легко ».

«Це змінює наше уявлення про формування планет; замість утворення ядра шляхом опускання заліза у зростаюче ядро ​​Землі великими краплями (технічно званими діапіри), це залізо випаровувалося, витягалося шлейфом над поверхнею Землі і проливалося маленькими краплями. Ці крапельки заліза легко змішувалися з мантією; наша інтерпретація геохімічних даних, які ми використовуємо на сьогоднішній день щодо формування ядра Землі, змінилася ».

Попередня статтяПрекрасні фотографії сонячного затемнення з усіх куточків світу
Наступна статтяApple випустить клавіатуру без клавіш

НАПИСАТИ ВІДПОВІДЬ

Будь ласка, введіть свій коментар!
Будь ласка, введіть своє ім'я тут