Формирование Земли: шаг за шагом
AstroNews.ru - 14 Октября 2013 10:21:36
В образце, созданном учеными из камня и металла и имитирующего земную кору на заре существования планеты, капли расплавленного металла, сливаясь, образуют сеть. На этом снимке рентгеновской томографии образца, каналы, окрашенные в синий цвет, связаны между собой.
Тот же самый процесс, во время которого вода просачивается сквозь кофейную мельницу во время приготовления чашки Вашего утреннего эспрессо, возможно, сыграл ключевую роль в формировании Земли на ранних стадиях ее развития и повлиял на ее внутреннее строение. Об этом говорит исследование, проведенное учеными Стэнфордской Школы Земных Наук (Stanford"s School of Earth Sciences).
Открытие, опубликованное в журнале Nature Geoscience, подтверждает теорию, которая впервые была выдвинута почти полвека назад: она предполагала, что ядро Земли, богатое металлом, и ее «слоеная» внутренняя структура, возможно, сформировались «пошагово», за миллионы лет под воздействием условий изменения температуры и давления.
В настоящее время Земля представляет собой своеобразный «слоеный пирог», с каменистой поверхностью, в которой содержится большое количество силикатов, и богатой металлами сердцевиной. Почему Земля сформировалась именно так, а не иначе, - именно эту загадку пытаются разгадать ученые, предполагающие, что наша планета сообразовалась благодаря беспорядочным столкновениям относительно небольших космических тел, состоящих из металла и камня, на заре формирования Солнечной системы приблизительно 4,5 млрд. лет назад.
Одна из теорий предполагает, что повышение температуры, вызванное столкновениями и радиоактивным разрушением некоторых изотопов, нагрело Землю настолько, что камни и металл начали плавиться. Этот океан «раскаленной магмы» затем разделился на слои из-за разной плотности материалов: металл осел, а силикаты поднялись на поверхность.
Другая теория предполагала, что даже если температура была недостаточной для того, чтобы расплавились силикаты, расплавленный металл все равно мог просочиться и опустить вниз. Согласно этой гипотезе, металл, плавясь, прокладывал себе «туннели» наподобие капиллярной сетки, по которым ему легче было просачиваться внутрь, соединяясь в одно целое и создавая сферическое металлическое ядро планеты.
Однако, эта теория была частично опровергнута, когда выяснилось, что, по крайней мере в верхнем слое Земли, расплавленный металл формирует отдельные сферы, которые никак не взаимодействуют и не притягиваются друг к другу, подобно каплям воды на вощеной поверхности.
Однако, новый эксперимент, проведенный учеными из Стэнфорда во главе с Венди Мао (Wendy Mao), доказал, что теория «просачивания» имеет право на существование.
Небольшое количество металла и силикатов Мао и ее команда поместили в металлическую камеру, которую, в свою очередь, поместили между вершинами двух маленьких алмазов. Сжатие этой «алмазной наковальни» создало экстра-высокое давление, а лазерный луч использовался для того, чтобы нагреть образец до температуры плавления металла.
Эксперимент подтвердил, что, расплавляясь, металл формирует изолированные «капли», что не дает ему просочиться. Однако, при дальнейшем повышении температуры и давления, структура силикатов меняется, что позволяет соединить «карманы» из жидкого металла, таким образом, в дальнейшем давая металлу возможность просочиться вглубь.
«Ученые утверждали, что эта теория не имеет права на существование, однако мы доказали, что при определенных условиях, которые, как мы знаем, существуют на планете, такое могло случиться», - говорит Мао.