Acolo unde tânărul Pământ fierbinte și-a păstrat aurul

Există o nouă întorsătură în povestea modului în care cele mai prețioase metale ale Pământului, inclusiv aurul și platina, au ajuns acolo unde se află pe planetă.

Cu aproximativ 4,6 miliarde de ani în urmă, rocile spațiale care loveau copilul Pământ l-au menținut fierbinte și topit. Pe măsură ce planeta în curs de dezvoltare a crescut, sugerează un nou studiu, căldura și presiunea au menținut metalele prețioase prinse în straturile sale superioare, în loc să le permită să se scufunde în miezul nou format. Mai târziu, reacțiile chimice care implică sulful au tras metalele în adâncime.

Lucrarea ilustrează nu numai ceea ce s-a întâmplat în primii ani ai Pământului, ci și de ce aurul, platina și metalele înrudite sunt atât de rare în straturile sale superioare astăzi (SN: 8/6/16, str. 22).

„Ne oferă o mulțime de noi perspective asupra modului în care s-au format planetele”, spune David Rubie, geochimist la Universitatea din Bayreuth din Germania, a cărui echipă raportează descoperirea în 9 septembrie. Ştiinţă.

Aurul și platina aparțin unei clase de elemente chimice cunoscute sub numele de elemente extrem de siderofile sau „iubitoare de fier”. Când se topesc, au tendința de a forma aliaje cu fierul. Astăzi, aproximativ 98% din elementele extrem de siderofile ale Pământului sunt ascunse în miezul său bogat în fier.

Majoritatea cercetătorilor cred că elementele extrem de siderofile s-au unit cu fierul și s-au scufundat în miez pe măsură ce s-a format, în primele zeci de milioane de ani din istoria Pământului. Rubie și colegii săi spun că povestea este puțin mai complexă. Ei au studiat modul în care Pământul s-a strălucit din fragmente care orbitează în jurul soarelui nou-născut. De fiecare dată când o rocă spațială s-a izbit de Pământ, încălzindu-l și mărindu-i dimensiunea, presiunile din interiorul planetei au crescut.

La aceste presiuni și temperaturi mai ridicate, elementele iubitoare de fier devin mai puțin iubitoare de fier. Echipa lui Rubie a calculat că în primele 100 de milioane de ani de existență a Pământului, odată ce planeta a crescut la aproximativ 60% din masa ei actuală, condițiile au menținut elementele extrem de siderofile în stratul mijlociu al planetei, mantaua, mai degrabă decât să cadă. în miez.

„Aceasta este o idee atractivă, deoarece prezintă în mod realist o imagine a unui sistem dinamic în care condițiile se schimbă constant”, spune Raúl Fonseca, geochimist la Universitatea din Bonn.

Dar apoi întrebarea devine cum elementele iubitoare de fier au reușit în cele din urmă să iasă din manta și să ajungă în miez, unde se află majoritatea dintre ele astăzi. Răspunsul, spune Rubie, este sulful. Experimentele de înaltă presiune care implică fier topit și sulf au arătat că prezența sulfului a declanșat elementele extrem de siderofile să cristalizeze în cele din urmă, mai aproape de miez.

Până în acest moment, scenariul lui Rubie explicase modul în care majoritatea iubitorilor de fier au ajuns în miez. Însă echipa mai trebuia să țină seama de urmele de aur și platină care rămân presărate pe toată mantaua și crusta. Pentru aceasta, cercetătorii invocă un ultim pas popular în rândul altor oameni de știință: ideea că meteoriții au transportat mai târziu un praf proaspăt de elemente iubitoare de fier pe suprafața Pământului. Acea livrare cosmică finală este sursa aurului, platinei și a altor metale rare pe care minerii le scot astăzi.

Richard Walker, geochimist la Universitatea din Maryland din College Park, spune că noul studiu este interesant, dar nu chiar atât de convingător. „Este un model care poate să nu fie cu adevărat necesar”, spune el. El este de acord că presiunile mai mari au făcut elementele care iubesc fierul să fie mai puțin iubitoare de fier, dar crede că s-ar fi putut separa în miez fără pașii suplimentari propuși de echipa lui Rubie.

Rubie și colegii lucrează acum pentru a extinde rezultatele dincolo de Pământ. „Am putea chiar să extindem acest tip de abordare asupra exoplanetelor”, spune el, „și să facem predicții despre istoriile lor timpurii”.