A fiatal Föld egy Merkúr-szerű égitesttel egyesült

Egy Merkúr-szerű égitest csapódhatott be a fiatal Földbe, és ez adta bolygónk magjának a mágneses mező létrehozásához szükséges radioaktív elemeket.

A Nature tudományos folyóirat csütörtökön megjelent számában közzétett tanulmány szerint ez az összeütközés megmagyarázhatja a földmag bizonyos elemeinek mennyiségét, és megoldást kínálna bolygónk mágneses mezejének rejtélyére.

A tudósok szerint a Föld nagyjából egy időben formálódott a Nappal és a Naprendszer többi égitestjével mintegy 4,6 milliárd évvel ezelőtt egy óriás gáz- és porfelhőből. A Föld és más sziklás bolygók kisebb, aszteroidaméretű égitestekből egyesültek, amelyek összenőttek még nagyobb égitestekké. A Földbe csapódó meteorokról azt tartják, hogy a bolygó építőkövei, de magja és köpenye a legtöbb meteoritnál nagyobb arányban tartalmaz olyan elemeket, mint a szamárium és a neodímium.

Oxfordi tudósok új kísérletei azt sugallják, hogy a korai Föld gyarapodása egy kénben gazdag, Merkúr-szerű égitesttel megmagyarázhatná ezt az anomáliát. Ez a kutatás segíthet megoldani azt a rejtélyt is, hogy a Föld mágneses mezeje miért létezik több milliárd éve.

A szakemberek anyagmintákkal folytattak kísérleteket a Föld kialakulását utánzó feltételek közepette, azaz 1400-1640 Celsius-fok között és 1,5 gigapascal nyomás alatt. (Egy gigapascal majdnem tízszer nagyobb, mint az óceánok legmélyebb pontján, a mintegy 11 ezer méteres Mariana-árok mélyén mért nyomás.)

Az anyagminták tartalmaztak szamáriumot, neodímiumot és urániumot. Ezek az elemek kémiailag vonzódnak a szilikátkőzetekhez, amelyek a Föld magjának és köpenyének nagy részét alkotják. Általában nem oldódnak vas-szulfátban, amely a Föld külső magjának egy jelentős hányadát adja.

Bernard Wood és Anke Wohlers kutatók azt találták, hogy ha a korai Föld magába olvasztott egy Merkúr-szerű sziklás égitestet, amelynek magas a kéntartalma, akkor a szamárium és a neodímium jobban feloldódik a vas-szulfátban. Ezért a szamárium és a neodímium nagyobb valószínűséggel süllyedt le a földmaghoz.

A szamárium a neodímiumnál jobban vonzódik a szilikátkőzetekhez. Emiatt a szamárium kevésbé süllyed le, ami megmagyarázhatja azt, miért nagyobb ezen elem aránya, mint a neodímiumé a földmagban és a köpenyben. A korábbi kutatások szerint a Földnek legalább 3,5 milliárd éve van mágneses mezeje. Ez a mágneses mező a mag olvadéka áramlásának eredménye, de azt nem tudni bizonyosan, miként volt képes olvadni a földmag ilyen hosszú ideig.

Az új kísérletek feltárták, hogy ha a korai Föld egy kénben gazdag Merkúr-szerű égitesttel egyesült, az uránium jobban felolvadhatott a vas-szulfátban. Ez segíthette az urániumot a földmag felé süllyedni. Az uránium olyan radioaktív elem, amely hőt termel, ez tartja fenn a földmag olvadását.

MTI – Fotó: NASA