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

Лаборатория Sandia нашла новые подсказки о потеплении в Арктике
Лаборатория Sandia нашла новые подсказки о потеплении в Арктике

Арктика, ледяная корона Земли, переживает клим...

EHP: Изменение климата может повлиять на вес детей при рождении
EHP: Изменение климата может повлиять на вес детей при рождении

Изменение климата может представлять большую о...

Natural Hazards: Смешанные леса защищают от цунами лучше монокультурных
Natural Hazards: Смешанные леса защищают от цунами лучше монокультурных

Прибрежные леса в Японии преимущественно ...

PTRSB: Эволюция может помешать людям решить проблему изменения климата
PTRSB: Эволюция может помешать людям решить проблему изменения климата

Центральные особенности эволюции человека могу...

Ртуть в тропиках — скрытая опасность
Ртуть в тропиках — скрытая опасность

Неоново-зеленые капюшоны, бирюзовые брюшки, на...

Открыт 3D-материал, способный расщеплять стойкий загрязнитель водоемов
Открыт 3D-материал, способный расщеплять стойкий загрязнитель водоемов

Бразильские исследователи протестировали фоток...

Physics of Fluids: Снежинки помогут ученым составлять прогноз погоды
Physics of Fluids: Снежинки помогут ученым составлять прогноз погоды

В ходе исследования, которое может улучшить пр...

Ученые выяснили, как получить менее липкий лед
Ученые выяснили, как получить менее липкий лед

Готовясь к зиме многие американцы столкну...

Механические устройства для очистки водоемов от пластика ненадежны
Механические устройства для очистки водоемов от пластика ненадежны

Международная группа ученых предостерегла от&n...

Science: Открытие белков-диригентов позволит вывести неприхотливые культуры
Science: Открытие белков-диригентов позволит вывести неприхотливые культуры

Исследователи обнаружили белок, который уплотн...

«Тунберг это не понравится, но счастливые свинки важнее климата»
«Тунберг это не понравится, но счастливые свинки важнее климата»

Производство свинины вызывает обеспокоенность ...

В организмах и жилищах людей найдены пагубные химикаты
В организмах и жилищах людей найдены пагубные химикаты

Пер- и полифторалкильные вещества, PFAS, ...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Новая реалистичная компьютерная модель поможет роботам собирать лунную пыль
Новая реалистичная компьютерная модель поможет роботам собирать лунную пыль
С помощью GPT-4 создали видеоуроки по педиатрии для слабо обеспеченных больниц
С помощью GPT-4 создали видеоуроки по педиатрии для слабо обеспеченных больниц
Телескоп Джеймс Уэбб обнаружил следы нейтронной звезды в легендарной сверхновой
Телескоп Джеймс Уэбб обнаружил следы нейтронной звезды в легендарной сверхновой
Нервная анорексия у мужчин опасна для жизни
Нервная анорексия у мужчин опасна для жизни
Nicotine & Tobacco Research: Запрет сигарет с ментолом помогает бросить курить
Nicotine & Tobacco Research: Запрет сигарет с ментолом помогает бросить курить
Новое исследование роли дофамина поможет лечить болезнь Паркинсона
Новое исследование роли дофамина поможет лечить болезнь Паркинсона
Мальротацию кишечника новорожденных помогут распутать лягушачьи икринки
Мальротацию кишечника новорожденных помогут распутать лягушачьи икринки
Nature Comm: Младенцев с синдромом Дауна в древности почитали как особенных
Nature Comm: Младенцев с синдромом Дауна в древности почитали как особенных
Крошечную метку на замену RFID сделали еще надежнее
Крошечную метку на замену RFID сделали еще надежнее
Освоение космоса: остановить нельзя развивать
Освоение космоса: остановить нельзя развивать
Гигантские антарктические морские пауки удивили всех отношением к потомству
Гигантские антарктические морские пауки удивили всех отношением к потомству
Геномы бабочек и мотыльков практически не изменились за 250 млн лет эволюции
Геномы бабочек и мотыльков практически не изменились за 250 млн лет эволюции
Ученые намерены глубже понять жизнь на Земле благодаря имиджеомике
Ученые намерены глубже понять жизнь на Земле благодаря имиджеомике
Как выглядит работающий рекламный баннер
Как выглядит работающий рекламный баннер
Исследование: теряя товарищей по стае, овсянки отказываются зимовать на прежнем месте
Исследование: теряя товарищей по стае, овсянки отказываются зимовать на прежнем месте

Новости компаний, релизы

НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
«Инструменты инновационного развития»
«Инструменты инновационного развития»
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса