Вчені наблизилися до розгадки таємниці будови Землі

17 червня 2009, 15:28

Джерело: utro.ua

Американські геологи професор Джеймс Растед і доцент Кун-Жу Іню з Каліфорнійського університету наблизитися до розгадки того, як же відбувалося формування мантії нашої планети у далекому минулому - 4,5 мільярда років назад. Мантія - величезний шар завтовшки більше двох кілометрів, що складається, в основному, з силікатів магнію, заліза і кальцію. Розташований він на глибинах від 30 до 2900 кілометрів. Це означає, що велика частина речовини Землі знаходиться саме в мантії. Учені розділяють мантію на два шари - верхню і нижню. Між ними, на глибині 400-900 кілометрів розташований "шар Голіцина" - фазовий перехід між менш щільною структурою верхньої частини і надщільною структурою нижньої частини мантії. Прямі дані про будову мантії отримати неможливо. Тому для її вивчення ученим доводиться використовувати непрямі методи - геохімічні і геофізичні. Одним з джерел інформації, яке може допомогти в розумінні фізики мантії, служить склад ізотопів заліза магматичних гірських порід. Ці породи можна знайти в районах серединно-океанічних хребтів або при виверженні вулканів. Геологи вважають, що деякі з викинутих назовні мінералів утворюються в нижніх шарах мантії. Оскільки склад ізотопів заліза багато в чому змінюється від тиску і температури - цей показник можна використовувати для відновлення умов, в яких відбувалося формуванні мантії. Ще зовсім недавно геологи пояснювали підвищений вміст важких ізотопів заліза в магматичних гірських породах Землі зіткненням нашої планети з іншим небесним тілом. До речі, це зіткнення і привело до формування супутника Землі - Місяця. Через нього стався викид величезної кількості земної матерії в космос, тому вчені вважали, що легкі ізотопи заліза просто випарувалися, а важкі залишилися. У лютому 2009 року докторові хімічних наук з Інституту експериментальної мінералогії РАН Веніаміну Борисовичу Полякову вдалося вперше показати, що космічні катастрофи тут ні при чому, а вся справа у величезному тиску на кордоні ядра і мантії. Спираючись на дослідження Веніаміна Полякова, команда учених з Каліфорнійського університету продовжила роботу. За допомогою методу мас-спектрометрії професор Джеймс Растед з'ясував склад ізотопів заліза в двох мінералах - ферроперовскіті і ферропериклазі, а потім на основі високоточних розрахунків учені визначили, при яких значеннях тиску, температури такий склад може виникати. Річ у тому, що залізо у ферропериклазі існує в двох станах - з чотирма неспареними електронами і коли всі електрони спарені. В заліза у ферроперовскіті два неспарені електрони. Природно, для приведення заліза в кожен з цих станів потрібні свої умови. Комп'ютерна програма віртуально стискувала і нагрівала мінерали. Такі вчені спробували відтворити умови, які існували 4,5 мільярда років назад. Саме тоді розплавлена рідка магма стала тверднути - почалася її кристалізація. Як говорить доктор Кун-Жу Інь, за допомогою такого комплексного підходу їм удалося з'ясувати, як ізотопи заліза розподілялися у вже затверділій магмі. Учені прийшли до виводу - надвисокий тиск порядка 120 ГПа при температурі до 4500 градусів Кельвіна привів до розшарування.