Земля сформировалась из аккумулируемого вопроса, окружающего молодое Солнце. Со временем железо в этом раннем планетарном материале переместилось внутрь, отделившись от окружающего силиката. Этот процесс создал железное ядро и силикат планеты верхняя мантия.
Но очень об этом то, как этот процесс дифференцирования произошел, все еще плохо понято, из-за технологической невозможности взятия образцов от ядра Земли, чтобы видеть, какие комплексы существуют там.Сейсмические данные показывают, что в дополнение к железу, есть «более легкие» элементы, существующие в ядре, но какие элементы и в то, какие концентрации они существуют, было вопросом больших дебатов. Это вызвано тем, что, поскольку железо переместилось внутрь к ядру, оно взаимодействовало с различными более легкими элементами, чтобы сформировать различные сплавленные комплексы, которые тогда несли наряду с железом в глубины планеты.Какое железо элементов, соединенное в это время, было бы определено окружающими условиями, включая давление и температуру.
В результате работа назад и определение, какие железные соединения сплава были созданы во время дифференцирования, могли сказать ученым об условиях на ранней Земле и о геохимической эволюции планеты.Команда – включая Цзиньфу Шу Карнеги и Юймин Сяо – решила исследовать этот предмет, исследовав, как давления, подражающие ядру Земли, затронут состав железных изотопов в различных сплавах железа и легких элементов. Изотопы – версии элемента, где количество нейтронов отличается от количества протонов. (Каждый элемент содержит уникальное количество протонов.)Из-за этого бухгалтерского различия массы изотопов не то же самое, которое может иногда вызывать маленькие изменения в том, как различные изотопы того же самого элемента разделены в или «взяты», или силикат или железный металл.
Некоторые изотопы предпочтены определенными реакциями, который приводит к неустойчивости в пропорции каждого изотопа, включенного в конечные продукты этих реакций – процесс, который может оставить позади след изотопические подписи в скалах. Это явление называют фракционированием изотопа и крайне важно для исследования команды.До настоящего времени давление не считали критическим переменным фракционированием изотопа воздействия. Но Шахар и исследование ее команды продемонстрировали, что для железа, чрезвычайные условия давления действительно затрагивают фракционирование изотопа.
Что еще более важно, команда обнаружила, что из-за этой разбивки с высоким давлением, реакций между железом и двумя из легких элементов, которые часто рассматривают, вероятно, чтобы присутствовать в ядре – водород и углерод – оставят позади изотопическую подпись в силикате мантии, когда они реагировали с железом и погруженный к ядру. Но эта изотопическая подпись не была найдена в образцах скалы мантии, таким образом, ученые могут исключить их из списка потенциальных легких элементов в ядре.Кислород, с другой стороны, не оставил бы изотопическую подпись в мантии, таким образом, это находится все еще на столе.
Аналогично, другие потенциальные основные легкие элементы все еще должны быть исследованы, включая кремний и серу.«Что это означает?
Это означает, что мы получаем лучшее понимание химической и физической истории нашей планеты», объяснил Шахар. «Хотя Земля – наш дом, есть все еще так о его интерьере, что мы не понимаем. Но доказательства, что экстремальные давления затрагивают, как разделение изотопов, способами, из которых мы видим следы в горных образцах, является огромным шагом вперед в приобретении знаний о геохимической эволюции нашей планеты».