Точный состав ядра Земли обсуждается уже полвека. Не обсуждается, состоит ли последний в основном из сплава железа и никеля, но остается загадкой точная природа легких элементов, присутствие которых требуется по сейсмологическим данным. Эксперименты по физике высокого давления предполагают, что во время его образования в результате аккреции из большого количества воды, поступающей на Землю, могло быть по крайней мере некоторое количество водорода.
Первая половина XXе век дал нам инструменты и теории для понимания происхождения и структуры Земли, сейсмологии, масс-спектрометрии, физический максимумы давление и т. д. В следующие тридцать лет, с появлением сравнительной планетологии, которое стало возможным благодаря космической эре, поэтому на этой основе можно будет построить богатую и последовательную модель. Пройденное расстояние измеряется при консультации трактат Папы по геофизике с 1920-х по 1950-е годы, британец Гарольд Джеффрис, что из Дон Андерсон, Теория Земли, или Курс MIT.
Изучение метеориты был признан также ценным. Так, в начале 1950-х годов великий химик Гарольд Юри обнародовал результаты своей работы над метеоритами и, в частности, с теми, которые называются хондриты которые особенно стары, поскольку датируются примерно 4,56 миллиардами лет, то есть началом образования планет. Вместе со своим учеником Хармоном Крейгом он классифицировал хондриты в соответствии с их богатством утюг и, прежде всего, по их содержанию в частицах железа или окисленного железа, связанного с силикатами.
Оказалось, что особый класс хондритов, энстатитовые хондриты, смог пролить свет на тайну происхождения Земли и особенно ее дифференцированной структуры с ядром, Пальто и корка выделено геологи и геофизики, в частности через сейсмология. Фактически, когда частицы самородного железа, которые он содержит, удаляются из энстатитового хондрита, остаток химически очень близок к перидотиты, горные породы, составляющие большую часть мантии Земли. Более того, соотношение между долей железа в хондрите энстатита и этим силикатным остатком также близко к соотношению между содержанием железа в ядре нашей Планеты и ее силикатной мантии.
” Геохимия и космохимия – это изучение химических элементов для понимания истории Земли и планет … ». Интервью с Мануэлем Морейрой, профессором Парижского университета Дидро, и членами его команды восемь лет назад. © Канал IPGP
Более легкое ядро, чем ожидалось
Это нетривиальный результат, который сильно наводит нас на мысль, что Земля является продуктомнарастание многие энстатитовые хондриты. В нагревать аккреции, образовавшейся во время их падения на протоземлю, а также в результате радиоактивного распада, таким образом, привели бы к частичному расплавлению Земли и просачиванию самых тяжелых материалов к центру нашей Планеты, чтобы сформировать ее ядро, состоящее из сплав железо и никель. Этот сценарий дифференциация несомненно воспроизведен для эмбрионы планеты в начале формирования Солнечная система. Так называемые метеориты сидерит будут остатками металлических сердец этих небесных тел, разрушенных гигантскими столкновениями.
Однако есть загадка, касающаяся сердца Земли. Все расчеты сделаны на основе геофизических и геологических данных, это ядро легче, чем если бы оно было полностью сделано из железа и никеля. Мы знаем, что некоторые элементы сидерофилы и другие литофилы. Как следует из этих названий, последние предпочитают получать силикаты, содержащие кислород, а первые – соединения железа. Этой классификацией мы обязаны химику Виктору Гольдшмидту.
Поэтому мы размышляем о сидерофильных элементах, которые просачивались бы вместе с железом во время быстрого образования Ядро Земли и что, следовательно, объяснило бы его более низкую плотность, чем наивно предсказывалось. Futura посвятила этому вопросу несколько статей, в том числе и предыдущую ниже. Сегодня группа исследователей, в основном японцев, возобновляет дискуссию об идентичности этих элементов в публикации в Nature Communications.
Чтобы воссоздать условия мантии Земли в лаборатории, очень маленькие кусочки магнитного оксида железа могут быть помещены между кончиками двух алмазов. Алмазы были спрессованы для создания давления до 90 ГПа. Затем инфракрасный лазерный луч может нагреть образец до 1000 ° C. Переведите на французский, нажав на белый прямоугольник внизу справа, затем на гайку, затем на «Субтитры» и «Автоматический перевод». © Карнеги Сайенс
В 70 раз больше океанов Земли, заключенных в ее недрах?
Ячейки с алмазной наковальней, изображенные на видео выше, являются классикой экспериментов по физике высокого давления. В данном случае геохимики и геофизики хотели воспроизвести условия давления и температуры, преобладающие на границе раздела мантии и ядра Земли во время ее дифференциации, в данном случае от 30 до 60 гигапаскалей для давления и температуры в диапазоне от 3100 до 4600. Кельвин.
В более мягких условиях мы знали, что силикатные породы, содержащие воду, такие как те, что находятся в мантии Земли, будут удерживать ее, а не сплав на основе железа и никеля. Но исследователи обнаружили, чтоводород вода стала сидерофильной, а кислород, как они и подозревали, оставался литофильным.
Это меняет представление о содержании воды на Земле. В самом деле, могло случиться так, что очень важная часть этой воды, которая была принесена в самом начале формирования нашей планеты в результате аккреции небольших небесных тел, была быстро обнаружена, по крайней мере, в отношении ее атомы водорода в ядре Земли. При этом от 30 до 60% дефицита плотности этого ядра может происходить из-за того, что оно содержит атомы водорода вместо некоторых атомов железа и никеля.
По мнению исследователей, это может быть как минимум в 70 раз больше, чем содержание океанов нашей Голубой планеты, которая могла бы таким образом исчезнуть. Часть водорода, находящаяся в самом сердце Земли. Без этого, возможно, нас бы здесь не было, чтобы говорить об этом, потому что Земля превратилась бы в настоящая океаническая планета. Интересно помнить, что можно подозревать наличие остатков значительного количества воды, связанной с минеральная, рингвудит, в мантии Земли.
В ядре Земли был бы кислород
Статья автора Лоран Сакко опубликовано 08.04.2014
Точный состав ядра Земли обсуждается уже полвека. Не обсуждается, состоит ли он в основном из сплава железа и никеля, но мы не знали точную природу легких элементов, присутствие которых требовалось данными сейсмологии. Расчеты по компьютеры теперь указываем, что должен быть хотя бы кислород.
Существование ядра Земли было установлено чуть более века назад, когда сейсмология еще только зарождалась. Только в 1936 году датская Инге Леман прояснила его структуру, показав, что внутри ядра (которое тогда считалось жидкость и диаметром 7000 км) есть еще сферическая зона твердый 1400 км в диаметре: семя.
Теория однородной аккреции, наиболее широко используемой для формирования Земли, предполагает, что наша планета была сформирована с относительно однородным химическим составом, но менее чем за 30 миллионов лет она дифференцировалась с падением тяжелых элементов (в основном железа и никеля). ) по направлению к его центру, чтобы сформировать его ядро. То же явление произошло и в небольших скалистых небесных телах, поэтому можно получить представление о внешнем виде и составе этих небесных тел. иметь значение составляя ядро Земли, изучая метеориты, сидериты.
Температура в ядре особенно высока, и даже считается, что она может достигать температуры поверхность солнца, то есть 6000 Кельвинов. Жидкая часть проходит через движения бурный и электрические токи. Также на этом уровне магнитное поле земли, со знаменитым эффектом динамо самовозбуждающийся, недавно воспроизведенный в лаборатории экспериментом ВКС. Ядро интересно по-разному для геофизика, геохимика или специалиста по конденсированным средам. В течение 50 лет он был предметом споров относительно его точного состава.
Анализ сейсмических волн позволяет вернуться к природе материалов, в которых они распространяются, и провести сравнения с результатами, полученными в лабораторных экспериментах, воссоздающих высокие давления и температуры, преобладающие внутри Земли. Полвека назад Фрэнсис Берч, один из пионеров геохимии высокого давления, Альфред рингвуд и Перси Бриджмен, пришел к выводу, что сердечник был легче, чем если бы он был полностью сделан из железа и никеля. Более легкие элементы, такие как кислород, фосфор, то магний иазот мог бы там …