지구는 지구의 핵심 역사의 초기 역사를 함께 모으기 위해 광범위한 컴퓨터 시뮬레이션을 사용했던 한 쌍의 캘리포니아 지구 화학자들에게 가장 깊은 비밀을 포기했을 수도 있습니다.
지구의 지각과 맨틀에 대한이 회로도는 연구 결과를 보여줍니다. 극심한 압력으로 인해 맨틀 바닥 근처에서 철의 무거운 동위 원소가 마그마 바다에서 결정화 될 때 집중된 것으로 나타났습니다.
슈퍼 컴퓨터를 사용하여 지구가 마그마 바다에서 45 억 년 전에 단단한 형태로 결정화되었을 때 존재했던 조건 하에서 철 함유 미네랄을 거의 압착하고 가열함으로써 데이비스 캘리포니아 대학의 두 과학자 — 철의 다른 동위 원소가 처음에 고체 지구에 어떻게 분포되어 있는지에 대한 첫 번째 그림을 만들어 냈습니다.
이 발견은 지구의 얇은 지각 바로 아래에서 금속 코어까지 확장되는 약 1,800 마일 깊이의 재료 층인 지구 맨틀의 진화에 대한 조사의 물결을 안내 할 수 있습니다.
선임 연구 저자 제임스 루 스타드 (James Rustad)는“이러한 철 동위 원소가 원래 지구에 어떻게 분포되어 있는지에 대한 아이디어를 얻었으므로 동위 원소를 사용하여 지구 엔진의 내부 작동을 추적 할 수 있어야한다”고 말했다.
Rustad와 공동 저자 Qing-zhu Yin의 연구를 설명하는 논문이 저널에 의해 온라인으로 게시되었습니다.자연 지질 7 월 인쇄 출판 전에 6 월 14 일 일요일.
지구의 지각과 핵 사이에 위치하는 광대 한 맨틀은 지구 부피의 약 85 %를 차지합니다. 인간의 시간 규모에서, 우리의 구의이 거대한 부분은 견고합니다. 그러나 수백만 년에 걸쳐 녹은 핵과 맨틀 자체의 방사성 붕괴로 인한 열은 낮은 불꽃의 두꺼운 수프처럼 천천히 휘젓습니다. 이 순환은 지각을 형성하고 지진을 일으키는 지각 판의 표면 운동의 원동력입니다.
이 점성 덩어리의 물리학에 대한 통찰력을 제공하는 정보원 중 하나는 해저가 퍼지는 해저 중반 능선과 지표면으로 떠오르는 암석에서 발견 될 수있는 4 가지 안정된 형태 또는 철의 동위 원소입니다. 지구의 지각을 뚫고 나오는 하와이의 화산 처럼요 지질 학자들은이 물질 중 일부가 맨 아래에서 1,800 마일 떨어진 맨틀과 코어 사이의 경계에서 나온 것으로 의심합니다.
"지질 학자들은 자연에서 물리 화학적 과정을 추적하기 위해 동위 원소를 사용한다. 생물 학자들이 DNA를 사용하여 생명의 진화를 추적하는 방식"이라고 Yin은 말했다.
암석의 철 동위 원소의 조성은 암석이 만들어진 압력과 온도 조건에 따라 달라질 수 있기 때문에 원칙적으로 지질 학자들은 맨틀의 지질 역사를 추적하기 위해 전 세계의 핫스팟에서 수집 된 암석에 철 동위 원소를 사용할 수 있다고 말했다. . 그러나 그렇게하기 위해서는 먼저 동위 원소가 냉각되어 굳어 질 때 지구의 원시 마그마 바다에 동위 원소가 어떻게 분포되어 있는지 알아야합니다.
Yin과 Rustad는 지구 내부 깊은 곳에서 극심한 압력과 온도의 경쟁 효과가 행성 지각 아래 약 400 마일에서 코어 맨틀 경계까지 뻗어있는 하부 맨틀의 미네랄에 어떤 영향을 미쳤는지 조사했습니다. 이 지역에서 최대 4,500 도의 켈빈 온도는 미네랄 간의 동위 원소 차이를 최소 수준으로 낮추는 반면, 분쇄 압력은 전자 스핀 전이라고 알려진 현상 인 철 원자 자체의 기본 형태를 변화시키는 경향이 있습니다.
이 쌍은 현재 낮은 맨틀에서 발생하는 것으로 알려진 다양한 온도, 압력 및 다른 전자 스핀 상태에서 두 광물의 철 동위 원소 조성을 계산했습니다. 페로 페 로브 스카이 트 (feroperovskite)와 페로 페리 콜라 제 (ferropericlase)의 두 광물은 지구의이 깊은 부분에서 발생하는 거의 모든 철분을 함유하고 있습니다.
계산이 너무 복잡해서 Rustad와 Yin의 각 시리즈는 한 달이 걸리는 컴퓨터를 통과했습니다.
Yin과 Rustad는 극압이 결정화 맨틀 바닥 근처에서 철의 무거운 동위 원소를 집중시킬 것이라고 판단했다.
연구원들은 실험실에서 온도와 압력을받는 순수 화학 물질에서 코어 맨틀 경계에서 발견되는 철 동위 원소의 변화를 기록 할 계획이다. 결국 Yin 교수는 맨틀에서 생성 된 지질 샘플에서 이론적 예측이 검증되기를 희망한다고 말했다.
출처: 유레 칼레 트
