Экстремальные химические реакции могут объяснить, почему в среднем слое Земли так много углерода.
Новый лабораторный эксперимент показал, что при экстремальных температурах и давлениях комбинация железа, углерода и воды - всех потенциальных ингредиентов, обнаруженных на границе ядра и мантии, - может образовывать алмаз. Если этот процесс также происходит глубоко внутри Земли, это может объяснить некоторые странные особенности мантии, в том числе почему в ней больше углерода, чем ожидают ученые.
Исследователи сообщили о своих выводах в журнале Geophysical Research Letters.
Выводы также могут помочь объяснить странные структуры глубоко на границе ядра и мантии, где волны от землетрясений резко замедляются. Эти регионы, известные как «зоны сверхнизких скоростей», связаны со странными структурами мантии, в том числе с двумя гигантскими пятнами под Африкой и Тихим океаном. Они могут быть всего в нескольких милях в поперечнике или во многих сотнях. Никто точно не знает, что они из себя представляют. Некоторые ученые считают, что они датируются возрастом 4,5 млрд лет и состоят из материалов очень древней Земли. Но новое исследование предполагает, что некоторые из этих зон могут быть обязаны своим существованием тектонике плит которая, вероятно, началась намного позже образования Земли, возможно, 3 млрд лет назад.
«Мы добавляем новую идею о том, что это не совсем старые структуры. Там, где ядро встречается с мантией, жидкое железо трется о твердую породу. Это такой же драматичный переход, как и контакт между скалами и воздухом на поверхности Земли. При таком переходе, особенно при высоких давлениях и температурах, может происходить странная химия», - сказал ведущий автор исследования Санг-Хеон Шим, геолог из Университета штата Аризона.
Более того, исследования, которые используют отражения волн землетрясений для изображения мантии, показали, что материалы из коры могут проникать к границе ядра и мантии примерно на 3 000 км ниже поверхности Земли. В зонах субдукции тектонические плиты подталкивают друг друга, загоняя океаническую кору в недра. В горных породах этой океанической коры вода заключена в минералах.
В результате, сказал Шим, возможно, что вода существует на границе ядра и мантии и может запускать там химические реакции. (Одна из теорий о паре мантийных пятен под Африкой и Тихим океаном состоит в том, что они состоят из деформированной океанической коры, которая была вдавлена глубоко в мантию, потенциально неся с собой воду.) Алмазы образуются в условиях высокой температуры и высокого давления, подобных тем, которые присутствуют на границе ядра и мантии.
По словам Шима, под давлением и температурой на границе ядра и мантии вода ведет себя совершенно иначе, чем на поверхности Земли. Молекулы водорода отделяются от молекул кислорода. Из-за высокого давления водород притягивается к железу, металлу, составляющему большую часть ядра. Таким образом, кислород из воды остается в мантии, а водород сливается с ядром. Когда это происходит, водород, кажется, отталкивает другие легкие элементы в ядре, включая, что особенно важно, углерод. Этот углерод выталкивается из ядра в мантию. При высоких давлениях на границе ядра и мантии наиболее стабильной формой углерода является алмаз.
«Вот как образуются алмазы», - сказал Шим и добавил, что алмазы из ядра мантии, вероятно, обладают плавучестью и могут перемещаться по коре, распределяя свой углерод по пути. В мантии содержится в три-пять раз больше углерода, чем ожидали исследователи, исходя из доли элементов в звездах и других планетах.
Он и его команда подсчитали, что если даже от 10% до 20% воды в океанической коре доберется до границы ядра и мантии, это может привести к образованию достаточного количества алмазов, чтобы объяснить уровни углерода в коре. Если это так, то многие низкоскоростные зоны в мантии могут быть областями водного таяния, вызванного взбалтыванием океанических плит в глубине планеты.
Ранее Курсор писал, что ученые рассказали, может ли Земля покинуть нашу Солнечную систему. Астрономы заявляют, что планеты в том виде, в каком они существуют сейчас, находятся на стабильных орбитах вокруг Солнца, но может произойти событие, которое все изменит.
Курсор сообщал, что в Китае создали самое сильное в мире устойчивое магнитное поле. Китайские ученые установили новый мировой рекорд по самому сильному устойчивому магнитному полю, когда-либо созданному на Земле.
Наша редакция сообщила о том, что исключительные экзотические факты о внутренней ядре Земли.
В центре внимания ученых оказались анеуплоидные клетки — раковые клетки с нестандартным количеством хромосом.
Иногда наша «лень» может быть не просто отсутствием мотивации, а признаком выгорания.
Дерматологи рекомендуют напитки, богатые витамином С, для улучшения состояния кожи после 50 лет.
Эксперт назвал привычки, которые помогут справиться со страхом критики.
Гороскоп Таро на пятницу, 20 сентября 2024 года, предсказывает множество неожиданных событий для всех знаков…
По информации американских спецслужб, хакеры рассылали письма в июне и июле.