Ученые из Йельского университета и Юго-Западного исследовательского института (SwRI) говорят, что получили ценную новую информацию об истории золота. Новое исследование предлагает теорию того, как золото, платина и другие драгоценные металлы попали в неглубокие слои мантии Земли. История начинается с жестоких столкновений крупных объектов в космосе, продолжается в полурасплавленной области мантии Земли и заканчивается тем, что драгоценный металл находит маловероятное место упокоения, гораздо ближе к поверхности планеты, чем ожидали ученые.
Художественное изображение крупного столкновения на ранней Земле. Ученые Йельского университета и SwRI предложили новую теорию, объясняющую, почему золото и платина находятся ближе к поверхности Земли, сосредоточив внимание на уникальной «переходной» области мантии, которая улавливает и распределяет эти металлы. Источник: SwRI/Марчи.
Эзоик Джун Коренага, профессор наук о Земле и планетах в Йельской школе искусств и наук, и Симоне Марчи, исследователь из SwRI в Боулдере, штат Колорадо, предоставляют подробности в исследовании, опубликованном в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Их новая теория предлагает возможный ответ на оставшийся без ответа вопрос о том, как золото, платина и другие драгоценные металлы попали в неглубокие слои мантии Земли, а не глубоко в ее ядро. В более широком смысле новая теория проливает свет на то, как формируются планеты во Вселенной.
«Наше исследование — отличный пример того, как мы пересмотрели общепринятые представления и сделали неожиданные открытия», — сказал Коренага.
Последние исследования ученых со всего мира подтверждают, что миллиарды лет назад ранняя прото-Земля столкнулась в космосе с большим небесным телом размером с Луну, оставив после себя отложения материала, которые образовали сегодняшнюю Землю. Но этот процесс поглощения всегда был загадкой.
Помимо того, что золото и платина ценятся за свою редкость, красоту и возможность использования в высокотехнологичных продуктах, они также являются так называемыми высоко «феррофильными» элементами. Их адгезия к железу настолько сильна, что они почти полностью аккумулируются в металлическом ядре Земли, либо сплавляясь непосредственно с ним при ударе, либо быстро погружаясь из мантии в ядро. По этой логике они не должны концентрироваться на поверхности Земли или вблизи нее. Однако они собираются.
Теория Коренаги и Марчи вращается вокруг тонкой «переходной» области мантии, где мелкие части мантии плавятся, а более глубокие части остаются твердыми. Исследователи обнаружили, что эта область обладает особыми динамическими свойствами, которые эффективно улавливают падающие металлические компоненты и медленно транспортируют их в другие части мантии.
Они предполагают, что этот перенос все еще продолжается, а остатки переходной области выглядят как «большие зоны с низкой скоростью сдвига» — хорошо известные геофизические аномалии глубоко в мантии Земли.
Марчи: «Такие переходные области почти всегда образовывались, когда крупные ударные объекты ударялись о раннюю Землю, что делает нашу теорию весьма надежной».
Новая теория не только объясняет ранее непостижимые аспекты геохимической и геофизической эволюции Земли, но также подчеркивает широкий диапазон временных масштабов, участвующих в формировании Земли, говорят исследователи.
"Одним из обнаруженных нами поразительных явлений является то, что динамические изменения в переходной мантийной области происходят за очень короткое время - около суток, но их влияние на последующую эволюцию Земли длится миллиарды лет", - сказал Коренага.