В ранна детска възраст Земята може би е погълнала планета, подобна на Меркурий, но много по-голяма. Тази ранна храна би могла да обясни озадачаващия състав на земните слоеве и може да отчете магнитното поле, което прави живота тук възможен.
Свързано съдържание
- Скромен магнезий може да захранва магнитното поле на Земята
- Магнитното поле на Земята е най-малко четири милиарда години
- Металният дъжд може да обясни защо Земята, направена от различни неща от Луната
„Смятаме, че можем да ударим тези две птици с един камък“, казва Бернар Ууд, геохимик от Оксфордския университет, който тази седмица съобщи идеята в списанието Nature.
Ако изглежда невероятно, че през 2015 г. все още не знаем как се е формирал нашия свят, помислете колко е трудно да надникнете в неговия интериор. Най-дългите, най-здрави тренировки, които все още са направени, не могат да пробият повече от тънката външна кора на Земята. Естествените канали от гореща скала полезно извеждат материали на повърхността от по-дълбокия слой на мантията, за да можем да ги изследваме, но дори тези колони, дълги стотици мили, изглеждат плитки, когато мислим за центъра на планетата на повече от 3700 мили под нас. Съчетаването на историята на Земята следователно е малко като да се опитате да гадаете как е изпечена торта чрез дегустация на черешката и може би няколко бездомни трохи. Все още има достатъчно място за нови доказателства и нови идеи.
„Вълнуващо е времето да бъдете на полето“, казва геохимикът Ричард Карлсън от институцията Карнеги във Вашингтон. "Много неща излизат от проучвания на дълбоката Земя, които не разбираме много добре."
Традиционният възглед за това как Земята се събра заедно започва с натрупване на космически отломки. Скали, наподобяващи каменистите метеори, които и до днес валят върху нас, се събираха във все по-големи парчета. Изцедена, напоена и нагрята, нарастваща купчина от развалини в крайна сметка се стопява и след това се охлажда, образувайки бавно слоеве през милиарди години. Геоложките трохи, проучени през 80-те години на миналия век, помогнаха за потвърждаване на тази история. С изключение на някои метали като желязо, за които се смята, че повечето са потънали в земното ядро, земните скали изглеждаха направени от почти същите неща като хондритите, определена група каменисти метеори.
Тогава преди около десетилетие Карлсън намери място за съмнение, след като сравнява земните скали и космическите скали, използвайки по-добри инструменти. Екипът му изследва два редки елемента с необичайни имена и магнитни личности: неодим, съставка в магнитите, използвани в хибридни коли и големи вятърни турбини, и самарий, често срещан в магнитите за слушалки. Земните проби съдържаха по-малко неодим спрямо самария, отколкото хондритите, установиха изследователите.
Това малко разминаване от само няколко процента все още беше трудно да се обясни. Може би, предположи Карлсън, охлаждаща Земя образува слоеве много по-бързо, отколкото се смяташе преди, за десетки милиони години, вместо милиарди. Горният слой, който се образува бързо, би се изчерпал в неодим, балансиран от долен слой, който е скрил липсващия елемент дълбоко в мантията. Не са намерени обаче доказателства за този таен резервоар. Тенденцията му да остава упорито заседнала в дълбочина е трудно да се обясни, като се има предвид, че мантията чуква като вряща супа, често извеждайки съставките си на повърхността, тъй като създава вулкани. И ако Луната се е родила, когато планетно тяло се е разбило на Земята, както обикновено се смята, топенето, причинено от това въздействие, трябва да е смесило резервоара обратно в мантията.
Вместо да се опитва да отчете скрития неодим, втора група учени измисли начин да се отърве от него. Те си представяха кора, обогатена с неодим, растящ върху хондритовите скали, от които е направена Земята. Сблъсъците между тези обекти биха могли да изсекат голяма част от този външен слой, правейки неодима по-рядък.
Но има и проблеми с този възглед. Никога не са открити метеорити със състави, подобни на ерозираните отломки. Също така, тази размазана кожа би поела със себе си голяма част от земната топлина. Уран, торий и други радиоактивни материали, за които знаем, че са отговорни за топлината на нашата планета, също биха попаднали в отстранения слой.
„Около 40 процента от земните елементи, произвеждащи топлина, ще бъдат загубени в космоса“, казва Иън Кембъл, геохимикът от Австралийския национален университет.
Надявайки се да се задържи на тези критични елементи, Ууд решава да настрои химията на Земята в младостта си. Той взе вдъхновение от една от непознатите планети в нашата Слънчева система: Меркурий. Химически погледнато, най-близката до Слънцето планета е адско място, заредено с действителна жупел, известно на съвременната наука като сяра. Как биха се образували слоеве в млада Земя, ако планетата приличаше повече на Меркурий? За да отговори на този въпрос, Ууд добави сяра към смеси от елементи, предназначени да симулират състава на примитивната Земя. Той готвеше макетните планети при температури, горещи като гориво на реактивно гориво, и ги избива с бутало, за да оказва налягане около 15 000 пъти, отколкото вътре в типичната тенджера под налягане.
Дозирани с достатъчно сяра, миниатюрните протосветове погребваха неодима, докато образуваха слоеве - не във фалшивите си мантии, а по-дълбоко все още в фалшивите си ядра. Неодимовият хванат в сърцевината завинаги би могъл да обясни аномалията на Карлсън. Тази допълнителна сяра можеше да дойде от обект, подобен на Меркурий, ударил растящата Земя в началото, може би дори същия обект, за който се смята, че е образувал Луната, предполага Ууд.
„Ще ни трябва тялото с 20 до 40 процента от размера на Земята.“ Възможно е също така Земята да израсне в началото от ядро, направено не от хондрити, а от други космически развалини, богати на сяра. Така или иначе този космически сюжет би могъл да постави началото на възхода на живота на Земята. Това е така, защото сярата също би помогнала за изтеглянето на уран и торий в ядрото. Добавената топлина от тези радиоактивни елементи би могла да спомогне за разгръщане на външната част на сърцевината и се смята, че това енергично движение на разтопен метал създава токове, които от своя страна генерират магнитното поле на Земята.
Илюстрация (не за мащаб) на слънцето и неговото взаимодействие с магнитното поле на Земята. (Център за космически полети на НАСА Годард) Без магнетизъм морските костенурки и морските капитани нямаше да могат да се движат - или дори да съществуват. Животът не би бил възможен на повърхността на планетата без защитата, която полето осигурява срещу високоенергийни частици, изтичащи от слънцето.
Колегите на Уд описват теорията му като правдоподобна. Но като другите истории за произхода, които са писани през последните години за Земята, тя далеч не е окончателна. От една страна, температурите и наляганията, достигнати в експеримента, колкото и екстремни да са, бяха далеч от условията в прото-Земята. От друга страна, проучванията за това как земетресенията пътуват през вътрешността на планетата са поставили ограничения за това колко светлина може да бъде ядрото и изхвърлянето на много сяра в центъра на планетата може да постави ядрото неудобно близо до тези граници.
За да засили своя случай, Ууд планира да пречиства периодичната таблица за други елементи със загадъчни изобилия, които биха могли да бъдат обяснени чрез добавяне на сяра към първоначалната смес. Като се има предвид историята на полето, ще е необходимо много, за да се убедят скептици като Бил Макдонаф, геохимик от Университета в Мериленд. „Слагам тази идея далеч под 50-процентовия шанс да бъда прав“, казва той .
