科學家解釋為什麼黃金和鉑金更接近地球表面
耶魯大學和美國西南研究院(SwRI)的科學家說,他們獲得了關於黃金故事的一些有價值的新資訊。新研究提供了一個理論,說明黃金、鉑金和其他貴金屬是如何進入地球地函淺層的。這個故事從太空中大型物體的劇烈碰撞開始,在地球地幔的半融化區域中繼續,最後貴金屬找到了一個不太可能的安息之地,它比科學家們預想的要更接近地球表面。
早期地球上大型碰撞的藝術效果圖。耶魯大學和SwRI 的科學家提出了一個新理論,解釋了為什麼黃金和鉑金更接近地球表面,重點是一個獨特的”瞬變”地函區域,它捕獲並分佈著這些金屬。資料來源:SwRI/Marchi
耶魯大學藝術與科學學院地球與行星科學教授科雷納加-君(EzoicJun Korenaga)和科羅拉多州博爾德SwRI 研究員西蒙娜-馬奇(Simone Marchi)在《美國國家科學院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences)雜誌上發表的一項研究中提供了詳細資訊。
他們的新理論為黃金、鉑金和其他貴金屬如何進入地球地函淺層而非地核深處這一懸而未決的問題提供了可能的答案。從更廣泛的意義上講,這個新理論為了解整個宇宙中行星的形成提供了啟示。
Korenaga說:”我們的研究是一個很好的例子,說明我們在重新審視傳統智慧之後,有了意想不到的發現。”
世界各地科學家的最新研究證實,數十億年前,早期原地球與太空中月球大小的大型天體相撞,留下的物質沉積物折疊成了今天的地球。但這吸收過程一直是個謎。
黃金和鉑金除了因其稀缺性、美觀性和在高科技產品中的應用而受到重視外,還是所謂的高度”嗜鐵”元素。它們與鐵元素的吸附力如此之強,以至於它們幾乎會全部聚集在地球的金屬內核中–要么在撞擊時直接與金屬內核融合,要么從地幔迅速沉入內核。按照這種邏輯,它們不應該聚集在地球表面或其附近。然而,它們確實聚集了。
Korenaga和Marchi的理論圍繞著地函中一個薄薄的”瞬變”區域展開,在這個區域中,地函的淺層部分熔化,而深層部分則保持固態。研究人員發現,這一區域具有特殊的動態特性,能夠有效地捕捉墜落的金屬成分,並將它們緩慢地輸送到地函的其他部分。
他們的理論認為,這種輸送仍在進行中,瞬變區域的殘餘物呈現為”大型低剪切速度區”–地函深處眾所周知的地球物理異常現象。
Marchi:”這種瞬變區域幾乎總是在大型撞擊物撞擊早期地球時形成,這使得我們的理論相當可靠。”
研究人員說,新理論不僅解釋了地球地球化學和地球物理演化過程中以前難以理解的方面,而且還突出了地球形成過程中涉及的廣泛時間尺度。
Korenaga說:「我們發現的一個引人注目的現像是,瞬變地函區的動態變化發生在很短的時間內–大約一天,但它對地球後續演化的影響卻持續了幾十億年。 “