Ученые приблизились к разгадке тайны строения Земли

17 июня, 14:57

Американские геологи профессор Джеймс Растэд и доцент Кун-Жу Иню из Калифорнийского университета приблизиться к разгадке того, как же происходило формирование мантии нашей планеты в далеком прошлом - 4,5 миллиарда лет назад.


Мантия - огромный слой толщиной более двух километров, состоящий, в основном, из силикатов магния, железа и кальция. Расположен он на глубинах от 30 до 2900 километров. Это значит, что большая часть вещества Земли находится именно в мантии. Ученые разделяют мантию на два слоя - верхнюю и нижнюю. Между ними, на глубине 400-900 километров расположен "слой Голицина" - фазовый переход между менее плотной структурой верхней части и сверхплотной структурой нижней части мантии.

 

Прямые данные о строении мантии получить невозможно. Поэтому для ее изучения ученым приходится использовать косвенные методы - геохимические и геофизические.

 

Одним из источников информации, который может помочь в понимании физики мантии, служит состав изотопов железа магматических горных пород. Эти породы можно найти в районах срединно-океанических хребтов или при извержении вулканов, пишет infox.ru. Геологи считают, что некоторые из выброшенных наружу минералов образуются в нижних слоях мантии. Так как состав изотопов железа во многом изменяется от давления и температуры - этот показатель можно использовать для восстановления условий, в которых происходило формировании мантии.

 

Еще совсем недавно геологи объясняли повышенное содержание тяжелых изотопов железа в магматических горных породах Земли столкновением нашей планеты с другим небесным телом. Кстати, это столкновение и привело к формированию спутника Земли - Луны. Из-за него произошел выброс огромного количества земной материи в космос, поэтому ученые считали, что легкие изотопы железа просто испарились, а тяжелые остались. В феврале 2009 года доктору химических наук из Института экспериментальной минералогии РАН Вениамину Борисовичу Полякову удалось впервые показать, что космические катастрофы здесь ни при чем, а все дело в огромном давлении на границе ядра и мантии.

 

Опираясь на исследования Вениамина Полякова, команда ученых из Калифорнийского университета продолжила работу. С помощью метода масс-спектрометрии профессор Джеймс Растэд выяснил состав изотопов железа в двух минералах - ферроперовските и ферропериклазе, а потом на основе высокоточных расчетов ученые определили, при каких значениях давления, температуры и спина такой состав может возникать. Дело в том, что железо в ферропериклазе существует в двух состояниях - высокоспиновом (с четырьмя неспаренными электронами) и в низкоспиновом (все электроны спарены). У железа в ферроперовските состояние среднеспиновое - два неспаренных электрона. Естественно, для приведения железа в каждое из этих состояний нужны свои условия.

 

Компьютерная программа виртуально сжимала и нагревала минералы. Так ученые попытались воссоздать условия, которые существовали 4,5 миллиарда лет назад. Именно тогда расплавленная жидкая магма стала затвердевать - началась ее кристаллизация.

 

Как говорит доктор Кун-Жу Инь, с помощью такого комплексного подхода им удалось выяснить, как изотопы железа распределялись в уже затвердевшей магме.


Ученые пришли к выводу - сверхвысокое давление порядка 120 ГПа при температуре до 4500 градусов Кельвина привело к расслоению: тяжелые изотопы железа образовали соединения, в которых они находились в низкоспиновом состоянии и сконцентрировались в нижнем слое кристаллизующейся мантии, а легкие перешли в высокоспиновое состояние и оказались у поверхности.


      
Статьи
Новости партнеров
...
...
...
...
...
Горячие темы
Новости партнеров
 


Каркасные дома

  
×
Читаем также: