Ο Δρ. Simone Marchi του Southwest Research Institute (SwRI) εργάστηκε σε μια νέα μελέτη που καταδεικνύει το πρώτο γεωφυσικά εύλογο σενάριο που πιθανά εξηγεί την αφθονία ορισμένων πολύτιμων μετάλλων -συμπεριλαμβανομένου του χρυσού και του λευκόχρυσου- στο μανδύα της Γης. Με βάση προσομοιώσεις, η ερευνητική ομάδα ανακάλυψε ότι το σενάριο ανάμιξης υλικών στο μανδύα λόγω προσκρούσεων, θα μπορούσε να αποτρέψει την πλήρη βύθιση των μετάλλων στον πυρήνα της Γης.
Νωρίς στην εξέλιξη της, περίπου 4,5 δισεκατομμύρια χρόνια πριν, η Γη συγκρούστηκε με έναν πλανήτη στο μέγεθος του Άρη και η Σελήνη σχηματίστηκε από τα συντρίμμια που προέκυψαν και τα οποία εκτοξεύτηκαν σε τροχιά γύρω από τη Γη. Ακολούθησε μια μακρά περίοδος προσκρούσεων από αστεροειδείς, κομήτες και μικρά πλανητοειδή, όπου σώματα, ίσως και στο μέγεθος της Σελήνης, έπληξαν τη Γη, παρέχοντας υλικά, συμπεριλαμβανομένων μετάλλων με ισχυρή συγγένεια με το σίδηρο, Ηighly Siderophile Elements (HSEs), τα οποία ενσωματώθηκαν στη Γη κατά την πρώιμη ιστορία της.
«Προηγούμενες προσομοιώσεις προσκρούσεων που διεισδύουν στον μανδύα της Γης, έδειξαν ότι μόνο μικρά κλάσματα του μεταλλικού πυρήνα των ουράνιων σωμάτων που προσέκρουαν, ήταν διαθέσιμα για αφομοίωση από το μανδύα της Γης, ενώ τα περισσότερα από αυτά τα μέταλλα -συμπεριλαμβανομένων των HSEs- οδηγούνταν γρήγορα στον πυρήνα της Γης», είπε ο Marchi. «Αυτό μας οδηγεί στο ερώτημα: Πώς κατέληξαν στη Γη μερικά από τα πολύτιμα μέταλλα της; Αναπτύξαμε νέες προσομοιώσεις για να προσπαθήσουμε να εξηγήσουμε το μείγμα μετάλλων και πετρωμάτων στο σημερινό μανδύα».
Η σχετική αφθονία των HSEs στο μανδύα δείχνει την εναπόθεση τους μέσω προσκρούσεων μετά το σχηματισμό του πυρήνα της Γης. Ωστόσο, η διατήρηση αυτών των στοιχείων στο μανδύα, αποδείχθηκε δύσκολο να μοντελοποιηθεί μέχρι τώρα. Η νέα προσομοίωση εξέτασε πώς μια μερικώς τηγμένη ζώνη κάτω από έναν εντοπισμένο ωκεανό μάγματος που δημιουργείται από την πρόσκρουση, θα μπορούσε να έχει σταματήσει την κάθοδο των μετάλλων που περιείχε το σώμα που προσέκρουσε στον πυρήνα της Γης.
«Για να το επιτύχουμε αυτό, διαμορφώσαμε την ανάμιξη των υλικών ενός προσκρουόμενου πλανητοειδούς με τα υλικά του μανδύα σε τρεις ρέουσες φάσεις: στερεά πυριτικά ορυκτά, τηγμένο πυριτικό μάγμα και υγρό μέταλλο», δήλωσε ο Δρ Jun Korenaga, επικεφαλής συγγραφέας της εργασίας από το Πανεπιστήμιο Yale. «Η ταχεία δυναμική ενός τέτοιου τριφασικού συστήματος, σε συνδυασμό με τη μακροχρόνια ανάμιξη που παρέχεται από τη διαδικασίες θερμικής μεταφοράς στο μανδύα, επιτρέπει στα HSE) που περιείχαν τα ουράνια σώματα που προσέκρουαν στη Γη, να διατηρηθούν στο μανδύα».
Σε αυτό το σενάριο, ένα σώμα θα προσκρούσει στη Γη, δημιουργώντας έναν εντοπισμένο ωκεανό υγρού μάγματος όπου τα βαρέα μέταλλα βυθίζονται στον πυθμένα. Όταν τα μέταλλα φτάσουν στη μερικώς τηγμένη περιοχή από κάτω από το σημείο πρόσκρουσης, το μέταλλο θα διεισδύσει γρήγορα μέσω του τήγματος και, μετά από αυτό, θα βυθιστεί αργά προς τον πυθμένα του μανδύα. Κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας ο λιωμένος μανδύας στερεοποιείται, παγιδεύοντας το μέταλλο. Τότε κυριαρχεί η διαδικασία της θερμικής μεταφοράς, καθώς η θερμότητα από τον πυρήνα της Γης προκαλεί μια πολύ αργή ερπυστική κίνηση των υλικών στο στερεό μανδύα και τα επακόλουθα ρεύματα μεταφέρουν θερμότητα από το εσωτερικό στην επιφάνεια του πλανήτη.
«Η θερμική μεταφορά εντός του μανδύα αναφέρεται στη διαδικασία ανύψωσης θερμού υλικού μανδύα και βύθισης ψυχρότερου υλικού», είπε ο Korenaga. «Ο μανδύας είναι σχεδόν εξ ολοκλήρου στερεός, αν και, σε μεγάλα γεωλογικά χρονικά διαστήματα, συμπεριφέρεται ως όλκιμο και υψηλά παχύρρευστο ρευστό, λόγω της ανάμιξης και αναδιανομής των υλικών που τον απαρτίζουν, συμπεριλαμβανομένων των πολύτιμων μετάλλων που συσσωρεύτηκαν από μεγάλες συγκρούσεις που έλαβαν χώρα πριν από δισεκατομμύρια χρόνια».
Με πληροφορίες από eurekalert.org
