Cząsteczki Słońca liczące 4,5 miliarda lat czają się w jądrze i płaszczu Ziemi

Nowe badania sugerują, że przez ostatnie 4,5 miliarda lat w jądrze Ziemi czaiły się naładowane energią cząsteczki pierwotnego słońca.

Naukowcy dokonali odkrycia, analizując pradawne cząstki w żelaznym meteorytie, który pochodzi ze skały kosmicznej, która miała żelazne jądro – tak jak obecnie Ziemia – dzięki czemu meteoryt jest dobrym wskaźnikiem odzwierciedlającym “wnętrzności” naszej planety. Meteoryt miał „uderzające nadmiary słonecznego helu i neonu”, które są gazami szlachetnymi, gazami bezbarwnymi, bezwonnymi, bez smaku i niepalnymi, które zajmują grupę 18 (helowce) układu okresowego – napisali naukowcy w badaniu.

Wcześniejsze badania wiązały ekspozycję wiatru słonecznego – strumienia plazmy i naładowanych cząstek wypływających ze słońca – z wysokością helu i neonu oraz stosunkami, w jakich się pojawiają. Jest więc prawdopodobne, że kiedy planety Układu Słonecznego wciąż się formowały, wiatr słoneczny napromieniował ten meteoryt cząstkami gazu szlachetnego, które następnie zostały osadzone w metalach meteorytu – stwierdzili naukowcy. Podobnie, „jądro Ziemi może zawierać słoneczne gazy szlachetne” – napisali naukowcy w badaniu.

Zespół odkrył również, że przez miliony lat te szlachetne gazy prawdopodobnie “rozeszły się” z jądra do płaszcza Ziemi, warstwy między rdzeniem a górną skorupą.

Meteoryt, który został odkryty w 1927 roku w hrabstwie Washington w Kolorado, należy do rzadkiej klasy „niezgrupowanych” meteorytów żelaznych, które stanowią zaledwie 5% znanych meteorytów odkrytych na Ziemi. Większość z tych meteorytów to zaledwie fragmenty większych asteroid, które uformowały metalowe rdzenie w ciągu pierwszych 1 do 2 milionów lat istnienia Układu Słonecznego.

Jednak meteoryt żelazny z hrabstwa Washington jest większy niż większość meteorytów w swojej klasie. Pierwotnie wyglądał jak metalowy dysk, który miał około 15 na 20 centymetrów średnicy i 6 centymetrów grubości i ważył około 5,7 kilograma, zgodnie z raportem z 1928 roku w czasopiśmie American Mineralogist.

W latach sześćdziesiątych XX wieku badania wykazały, że meteoryt z hrabstwa Washington zawierał „niezwykły nadmiar” niezwykłych izotopów helu i neonu, odmian pierwiastków o różnej liczbie neutronów w jądrach. W 1984 roku inne badanie wykazało, że izotopy te mają współczynniki podobne do tych obserwowanych w wietrze słonecznym.

Sześć szlachetnych gazów (jasnopomarańczowych) znajduje się po prawej stronie układu okresowego. (Zdjęcie: Alfred Pasieka / Science Photo Library)

W ramach nowego badania naukowcy zbadali tylko kilka fragmentów meteorytu z hrabstwa Washington, w tym jeden o długości 3 centymetrów. Zespół wykorzystał spektrometr masowy gazu szlachetnego [ang. noble gas mass spectrometer] do pomiaru stosunku izotopów gazu szlachetnego. Badacze potwierdzili, że stosunki izotopowe helu i neonu były typowe dla tych z wiatru słonecznego.

Jednak ustalenie, który ze szlachetnych gazów w meteorycie pochodzi z wiatru słonecznego, w porównaniu z innymi źródłami, jest trudnym zadaniem. Na przykład gazy szlachetne mogą pochodzić z innych miejsc w kosmosie.

„Pomiary musiały być niezwykle dokładne i precyzyjne, aby odróżnić sygnatury słoneczne od dominujących kosmogennych gazów szlachetnych” – powiedział w oświadczeniu pierwszy autor badania Manfred Vogt, badacz z tytułem doktora w Instytucie Nauk o Ziemi na Uniwersytecie w Heidelbergu w Niemczech.

Zespół powiedział, że prawdopodobne jest, że cząsteczki wiatru słonecznego we wczesnym Układzie Słonecznym zostały uwięzione w materiałach prekursorowych [ang. precursor material ], które ostatecznie stały się asteroidą. Następnie te szlachetne gazy prawdopodobnie rozpuściły się w ciekłym metalu, który później stał się stałym metalowym rdzeniem asteroidy.

Żelazne jądro Ziemi prawdopodobnie przeszło podobny proces podczas formowania – stwierdzili naukowcy. Aby dokładniej zbadać ten pomysł, zespół zapoznał się z zapisami dotyczącymi izotopów helu i neonu z wiatru słonecznego znalezionych w skałach magmowych podczas erupcji wulkanów na wyspach oceanicznych, takich jak Hawaje na Pacyfiku i Reunion na Oceanie Indyjskim.

Skały, które badali, pochodziły ze specjalnego rodzaju wulkanu napędzanego pióropuszami płaszcza [ang. mantle plume] głęboko w płaszczu Ziemi. Te pióropusze mają wysoki stosunek gazu słonecznego, co odróżnia je od aktywności wulkanicznej płytkiego płaszcza obserwowanej na grzbietach górskich środkowego oceanu, które mają niski stosunek gazu słonecznego – stwierdzili naukowcy.

Teraz naukowcy mają wiele dowodów wskazujących, że Ziemia ma słoneczne gazy szlachetne w rdzeniu i płaszczu. Meteoryt z rdzeniem żelaznym z hrabstwa Washington zawiera słoneczne gazy szlachetne, więc jest prawdopodobne, że żelazny rdzeń Ziemi również ma. A słoneczne gazy szlachetne znajdują się w skałach wulkanicznych, które powstały głęboko w płaszczu, co sugeruje, że część cząstek słonecznych z jądra Ziemi migrowała do płaszcza – stwierdzili naukowcy.

Gdyby jądro Ziemi zawierało „tylko 1% do 2% metalu o podobnym składzie jak meteoryt z hrabstwa Waszyngton”, mogłoby to „wyjaśnić różne sygnatury gazu w płaszczu” – powiedział Vogt. To odkrycie sugeruje, że rdzeń wpływa na geochemię płaszcza w nieznany wcześniej sposób – stwierdzili naukowcy.

Badanie zostało opublikowane w Internecie 14 maja w czasopiśmie Communications Earth & Environment.

Źródło: Laura Geggel

A New Meteorite From Washington County, Colorado

Helium- und Neonisotope in Eisenmeteoriten und der Tritiumverlust in Hexaedriten

Solar composition noble gases in the Washington County iron meteorite

SOLAR WIND FROM THE CENTRE OF THE EARTH

Solar noble gases in an iron meteorite indicate terrestrial mantle signatures derive from Earth’s core

Zdjęcie: Shutterstock

Tematy:
Subscribe
Powiadom o
guest
0 komentarzy
Inline Feedbacks
View all comments
0
Would love your thoughts, please comment.x
()
x