地球は、最も深い秘密をカリフォルニアの地球化学者のペアに与えた可能性があります。カリフォルニア州の化学者は、大規模なコンピュータシミュレーションを使用して、地球のコアの最も初期の歴史をつなぎました。
地球の地殻とマントルのこの図は、彼らの研究の結果を示しています。極端な圧力により、鉄がマグマの海から結晶化したときに、鉄の重い同位体がマントルの底近くに集中することがわかりました。
スーパーコンピューターを使用して、地球がマグマの海から45億年前に固体の形態に結晶化したときに存在していたであろう条件下で、鉄を含む鉱物を実質的に圧搾および加熱することにより、2人の科学者-カリフォルニア大学デイビス校から—鉄のさまざまな同位体が最初に固体地球にどのように分布したかを示す最初の写真を作成しました。
この発見は、地球の薄い地殻の真下から金属のコアまで伸びる、深さ約1,800マイルの物質の層である地球のマントルの進化への調査の波の到来を告げるものとなるでしょう。
「これで、これらの鉄の同位体が元々どのように地球上に分布していたかがわかりました」と主研究著者のJames Rustad氏は述べています。「同位体を使用して、地球のエンジンの内部動作を追跡できるはずです。」
Rustadと共著者のQing-zhu Yinによる研究について説明した論文が、ジャーナルによってオンラインで投稿されました自然地球科学 6月14日日曜日、7月の印刷出版に先立って。
地球の地殻とコアの間に挟まれた広大なマントルは、地球の体積の約85％を占めています。人間の時間スケールで見ると、オーブのこの非常に大きな部分はしっかりしているように見えます。しかし、何百万年にもわたって、溶融したコアとマントル自身の放射性崩壊からの熱により、低炎で濃厚なスープのようにゆっくりとチャーンします。この循環は、構造プレートの表面運動の背後にある原動力であり、山を構築し、地震を引き起こします。
この粘性のある物質の物理学に関する洞察を提供する情報源の1つは、海底の広がりが発生している海中の尾根とホットスポットで地球の表面まで上昇した岩に見られる鉄の4つの安定した形態、または同位体です。地殻を突き抜けるハワイの火山のように。地質学者は、この物質の一部は、マントルとコアとの間の境界から、表面の約1,800マイル離れたところにあると考えています。
「地質学者は、生物学者がDNAを使用して生命の進化を追跡するのと同じように、自然界の物理化学的プロセスを追跡するために同位体を使用します」とYin氏は述べています。
岩は鉄の同位体の組成が岩が作成された圧力と温度の条件に応じて変わるため、陰は原則として、地質学者はマントルの地質史を追跡するために世界中のホットスポットで収集された岩中の鉄の同位体を使用できると述べた。しかし、そのためには、最初に、同位体が冷えて固まった地球の原始マグマ海にどのように分布していたかを知る必要があります。
YinとRustadは、地球内部の深部にある極度の圧力と温度の競合効果が、下部地殻のミネラルにどのように影響するかを調査しました。この地域のケルビン温度が最大4,500度になると、鉱物間の同位体の違いが非常に小さくなり、圧壊圧力によって鉄原子自体の基本的な形状が変化する傾向があります。これは電子スピン遷移として知られている現象です。
このペアは、下部マントルで発生することが現在知られているさまざまな温度、圧力、およびさまざまな電子スピン状態の下で、2つの鉱物の鉄同位体組成を計算しました。 2つのミネラル、フェロペロブスカイトとフェロペリクレースは、地球のこの深い部分で発生する鉄のほとんどすべてを含んでいます。
計算が非常に複雑だったため、RustadとYinの各シリーズを実行すると、完了するまでに1か月かかりました。
YinとRustadは、極度の圧力が鉄の重い同位体を結晶化マントルの下部近くに集中させると判断しました。
研究者らは、実験室でコアとマントルの境界で見られるものと同等の温度と圧力にさらされた純粋な化学物質の鉄同位体の変動を記録することを計画しています。結局、彼らは下部マントルから生成された地質学的サンプルで検証された彼らの理論的予測を見ることを望んでいると、陰は言った。
ソース： ユーレカラート
