Разработана новая модель происхождения драгоценных металлов в мантии Земли

Доктор Симон Марчи из Юго-Западного исследовательского института участвовал в работе над новым исследованием, в котором впервые был найден геофизически правдоподобный сценарий, объясняющий обилие некоторых драгоценных металлов, включая золото и платину, в мантии Земли.

На основе моделирования ученые пришли к выводу, что сценарий перемешивания мантийных материалов под действием ударных нагрузок может препятствовать полному погружению металлов в ядро Земли.

В начале своей эволюции, около 4,5 млрд лет назад, Земля столкнулась с планетой размером с Марс, и из образовавшихся обломков, выброшенных на орбиту Земли, сформировалась Луна. Затем последовал длительный период бомбардировки, так называемая «поздняя аккреция», когда планетезимали размером с нашу Луну при столкновении с Землей доставляли материалы, включая высоко „сидерофильные“ элементы (HSEs) — металлы с сильным сродством к железу, которые интегрировались в молодую Землю.

Предыдущее моделирование ударов, проникающих в мантию Земли, показало, что лишь малая часть металлического ядра планетезималей может быть ассимилирована мантией Земли, в то время как большая часть этих металлов, включая HSE, быстро стекает в ядро Земли, — сказал Марчи, который является соавтором статьи в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), описывающей новые результаты.

Это заставляет нас задаться вопросом: Как Земля получила некоторые из своих драгоценных металлов? Мы разработали новое моделирование, чтобы попытаться объяснить смесь металлов и пород в современной мантии.

Относительное обилие HSE в мантии указывает на то, что они попали в нее в результате удара после формирования ядра Земли. Однако до сих пор было трудно смоделировать процесс удержания этих элементов в мантии. В новой модели рассматривается вопрос о том, как частично расплавленная зона под локальным океаном магмы, образовавшимся в результате удара, могла затормозить спуск планетезимальных металлов в ядро Земли.

Для этого мы смоделировали смешивание импактного планетезималя с мантийными материалами в трех текучих фазах: твердые силикатные минералы, расплавленная силикатная магма и жидкий металл, — говорит ведущий автор статьи доктор Дзюн Коренага из Йельского университета.

Быстрая динамика такой трехфазной системы в сочетании с длительным перемешиванием, обеспечиваемым конвекцией в мантии, позволяет удерживать в мантии HSE от планетезималей.

В этом сценарии ударная волна врезается в Землю, образуя локальный океан жидкой магмы, в котором тяжелые металлы опускаются на дно. Когда металлы попадают в частично расплавленную область под ними, они быстро просачиваются сквозь расплав, после чего медленно опускаются на дно мантии. Во время этого процесса расплавленная мантия застывает, удерживая металл. В этот момент и возникает конвекция, поскольку тепло от ядра Земли вызывает очень медленное ползучее движение материалов в твердой мантии, а возникающие при этом течения переносят тепло из недр к поверхности планеты.

Под мантийной конвекцией понимается процесс подъема горячего материала мантии и опускания более холодного материала, — говорит Коренага.

Мантия почти полностью твердая, но в течение длительного геологического времени она ведет себя как вязкая жидкость, перемешивая и перераспределяя мантийные материалы, включая HSE, накопленные в результате крупных столкновений, произошедших миллиарды лет назад.

10.10.2023


Подписаться в Telegram



Экология

LinUni: Опасные оранжевые почвы угрожают экосистеме больше, чем когда-либо
LinUni: Опасные оранжевые почвы угрожают экосистеме больше, чем когда-либо

Кислые сульфатные почвы имеют оранжевый оттено...

ТПУ: биомасса в топливе повышает его эффективность на 12%
ТПУ: биомасса в топливе повышает его эффективность на 12%

Новый вид шламового биотоплива разработал...

MPB: Космические спутники помогут искать пластиковый мусор на пляжах
MPB: Космические спутники помогут искать пластиковый мусор на пляжах

Новый метод обнаружения пластикового мусора на...

Science: Лесная растительность в Европе мигрирует на запад на 3,56 км ежегодно
Science: Лесная растительность в Европе мигрирует на запад на 3,56 км ежегодно

Многие виды европейских лесных растений переме...

STE: Ученые нашли нанопластик в тканях новорожденных
STE: Ученые нашли нанопластик в тканях новорожденных

Даже новорожденные грызуны могут столкнуться с...

Продовольственная система разрушена, и у нас осталось всего 60 урожаев
Продовольственная система разрушена, и у нас осталось всего 60 урожаев

Защитники окружающей среды, исследователи, фер...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Health Communication: Как правильно общаться с людьми с диагнозом Альцгеймера
Health Communication: Как правильно общаться с людьми с диагнозом Альцгеймера
Zoolinnean: Ученые открыли новый вид геккона со сросшимися костями
Zoolinnean: Ученые открыли новый вид геккона со сросшимися костями
Phys.org: Космический мусор защитит будущие миссии на Луну и Марс от радиации
Phys.org: Космический мусор защитит будущие миссии на Луну и Марс от радиации
Current Biology: Ученые придумали, как отпугивать акул от серфингистов
Current Biology: Ученые придумали, как отпугивать акул от серфингистов
Школьники создали для музея бота-проводника по коммуналкам и книгам Булгакова
Школьники создали для музея бота-проводника по коммуналкам и книгам Булгакова
Plant Phenomics: Как технологии помогают фермерам сохранить урожай риса
Plant Phenomics: Как технологии помогают фермерам сохранить урожай риса
Челябинские ученые сделают коммунальные машины автономными
Челябинские ученые сделают коммунальные машины автономными
Мордовские ученые создали бетон нового поколения
Мордовские ученые создали бетон нового поколения
PeerJ: Выяснилось, как хищники справляются, когда остаются без зубов
PeerJ: Выяснилось, как хищники справляются, когда остаются без зубов
Исследование Т-клеток в лечении опухолей открывает новую силу иммунотерапии
Исследование Т-клеток в лечении опухолей открывает новую силу иммунотерапии
Current Biology: Анализ ДНК опроверг прежние данные о погибших в Помпеях
Current Biology: Анализ ДНК опроверг прежние данные о погибших в Помпеях
Cell: Открыт новый вероятный маркер старения организма
Cell: Открыт новый вероятный маркер старения организма
МФТИ: Линзы тоньше волоса ускорят диагностику болезней на дому
МФТИ: Линзы тоньше волоса ускорят диагностику болезней на дому
В МГУ увеличили эффективность противогрибковых препаратов в 5000 раз
В МГУ увеличили эффективность противогрибковых препаратов в 5000 раз
Искусственные рецепторы на основе ДНК коронавируса открывают новые возможности
Искусственные рецепторы на основе ДНК коронавируса открывают новые возможности

Новости компаний, релизы

Международные эксперты оценили разработанную для нижегородского завода технологию
На старт! Внимание! MITEX!
Фестиваль научных театров «Наука всем!» прошёл в Санкт-Петербурге
Как человек проживает смерть родных
«Неделя без турникетов» проходит на предприятиях «Вертолетов России»