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 宇宙学

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年轻的地球撒了贵金属

07 Sep 2011 詹姆斯·戴西
Did meteorites leave Earth with a 后期贴面 of precious metals?

英国的一组研究人员称,早期的地球充满了陨石,这些陨石包含了太阳系初期留下的贵金属。这解释了为什么地球’其表面所含的贵金属比根据我们对地球形成的了解所预测的要多得多。这些陨石撞击也可能触发了地球上大型对流细胞的爆发’s mantle –板块构造背后的驱动力。

地球大约在45.6亿年前开始从围绕太阳的原行星盘中出现时,其最初的1亿年以暴力和动荡为标志。月球至火星大小的物体与地球之间的碰撞导致地球广泛融化’的熔融海洋,导致铁与周围的液态硅酸盐分离。铁开始沉入地球’的内部,拖曳着对铁具有高亲和力的金属,例如金和铂族元素。地质学家认为,距地球有五到一千万年的历史’的历史,这些金属中的绝大多数应该已经在地球上积累了’的中心,形成地球’得分了。确实,据估计,核中有足够的贵金属以4 m-thick layer.

但是研究人员很困惑地发现这些“iron-loving”元素存在于地球’的表面及其融化的地幔内部,其数量远高于模型和实验所预测的数量。一种建议的解释是,这些额外的贵金属可能是通过陨石提供的,这些陨石在岩心形成后很长一段时间仍继续坠入地球。该理论的支持者认为,初期阶段会产生重大影响–其中之一可能创造了月亮–其次是持续不断的较小影响,持续了5亿年。这个时期以大约4点的最后轰炸结束–38亿年前,这可能会使地幔充满“late veneer” of precious metals.

‘Late veneer’

“我们仍然不清楚地球是如何形成的以及在其历史的早期发生了什么过程。” Matthias Willbold,布里斯托大学

在一项新的研究中,由布里斯托大学的马蒂亚斯·威尔博尔德(Matthias Willbold)领导的一组研究人员在分析了地球上一些最古老的已知岩石之后,对该理论进行了重大研究–格陵兰拥有38亿年历史的Isua地带。这些岩石生存了很长时间,没有被地球回收’构造过程,因为它们沉积在年轻大陆的中心,远离大陆俯冲带。 Willbold及其同事意识到,由于其中一些岩石早于对陨石的最后一次轰炸的结束,因此此时它们包含了地幔的地质记录。通过将这些岩石的化学成分与较年轻的岩石进行比较,研究人员着手发现格陵兰岛的岩石是否包含支持晚ven星理论的证据。

“对于地球是如何形成的以及在历史的早期发生了什么过程,我们仍然没有清晰的认识,” Willbold tells physicsworld.com。我们不’这段时间以来地质记录保存完好,因此我们必须像本研究一样使用同位素和化学痕迹”.

在他们的分析中,研究人员研究了一种特定的钨同位素182钨的相对丰度,该同位素是由182 f同位素的衰变产生的。当芯形成时,钨由于对铁的亲和力逐渐向芯沉–与所有贵金属相似–但是the同位素继续衰变,使地幔中充满了钨。 Willbold及其同事表明,与较年轻的岩石相比,这段时间的古格陵兰岩石确实富含182钨,即百万分之13的部分。

原始太空岩石

研究人员将这一发现归因于以下事实:较年轻的地幔岩石在最后一次陨石轰击中撞击地球的太空岩石中只占很小的一部分。这些陨石中的一些称为球粒陨石,由原始材料组成,该材料包含相对较少量的182钨以及较高数量的贵金属。这次最终轰炸使古代地球的相对182钨含量降低到今天的低水平,并为地幔补充了贵金属。

M大学的地球科学家Thorsten Kleineü专门研究地球行星形成的德国nster认为,新发现强有力地支持了后期星际假说。“新数据证明,地球上晚已添加了气象物质’的斗篷,因为我们不’不知道产生观察到的钨同位素变化的任何其他方法,” he says.

这些陨石除了解释地球上贵金属的分布外,还可以解释在地幔中如何建立大规模对流单元。这些熔融岩浆的上升和下降柱是构造运动的推动力,导致在中洋脊上岩浆上升的地方形成地壳,在较冷的岩浆沉入地球深处的俯冲带被破坏。’s interior.

Willbold及其同事推测,这些陨石撞击释放出的高能量会融化地壳,形成全公里的融化池。“当这些岩浆湖结晶时,就会在这些岩浆湖的底部形成密集而厚重的岩石,”威尔堡解释说。最终,这些沉重的底层将沉入地幔中,并可能提供热力学扰动以启动对流单元。

这项研究在本周发表的一篇论文中进行了描述’s 性质 .

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