Вторник 16 августа 2022 года

 

Вы здесь:  Главная» Все новости» Наука» Новое исследование дает возможное представление о формировании Земли


Новое исследование дает возможное представление о формировании Земли

Воскресенье, 08 Мая 2022 00:29

Новое исследование, проведенное учеными из Университета Нью-Мексико, обнаружило утечку древнего первичного гелия-3 из ядра Земли, что позволяет предположить, что планета образовалась внутри солнечной туманности, что вызвало дальнейшие споры среди ученых.

 

Каждый год около 2 кг редкого газообразного изотопа гелия-3 выбрасывается из недр Земли, в основном вдоль системы срединно-океанических хребтов, ряда подводных вулканов по всему миру. Гелий-3 является первичным, созданным вскоре после Большого взрыва и полученным из солнечной туманности при формировании Земли. Геохимические данные указывают на то, что на Земле есть глубокие резервуары гелия-3, но их местонахождение и содержание неизвестны.

 

Запасы гелия на Земле состоят из двух стабильных изотопа: более распространенного гелия-4 и редкого гелия-3. В отличие от земного гелия-4, который в основном образуется при распаде урана и тория, земной гелий-3 в основном имеет первичное происхождение, синтезированный после Большого взрыва и включенный в состав Земли в основном во время ее формирования.

 

Теперь научные модели обмена летучими веществами во время формирования и эволюции Земли предполагают, что металлическое ядро является негерметичным резервуаром, который снабжает остальную часть Земли гелием-3. Результаты также предполагают, что другие летучие вещества могут просачиваться из ядра в мантию. Гелий-3 возникает в основном в туманностях, огромном облаке пыли и других основных элементов, таких как водород и другие ионизированные газы. Как один из самых ранних элементов, созданных во Вселенной, большая часть гелия-3 была создана на начальных стадиях Большого взрыва.

 

«Гелий-3 был синтезирован очень рано в истории Вселенной, очень рано, то есть в течение нескольких секунд после Большого взрыва», — сказал Питер Олсон, геофизик из Национального исследовательского центра и ведущий автор статьи «Первичный гелий-3, обменивающийся между Ядро и мантия Земли», опубликованная недавно в журнале Американского геофизического союза «Геохимия, геофизика, геосистемы». Это исследование помогает определить, что источником утечки является ядро, а не мантия. Ему 13 с лишним миллиардов лет, и считается, что оно выходит из недр Земли, и место, где оно, по-видимому, протекает с наибольшей скоростью, — это Центры спрединга Срединно-океанического хребта — это границы плит, на которых формируется новая океаническая кора.

 

«Несмотря на то, что это небольшое количество, важны две вещи. Во-первых, он не попал туда в последнее время. Это первичный элемент, и некоторые места, из которых он просачивается, связаны с ядром. Например, источник считается, что лава, из которой состоят Гавайи и Исландия, образовалась из шлейфов, которые поднимаются сквозь мантию из пограничной области между ядром и мантией. Утечка гелия с Земли глобальна. И не только в нескольких местах. центры на срединно-океанических хребтах. Эти центры распространения являются глобальными, охватывая всю Землю. Гелий просачивается и из других сред. Таким образом, он глобальный и исходит из глубины земли, и это два вывода, которые действительно солидно, я думаю».

 

В исследовании, в котором также принимал участие Зак Шарп, геохимик из UNM из Департамента наук о Земле и планетах, в рамках процесса моделирования были затронуты два аспекта: во-первых, как гелий-3 попал в недра земли, процесс сбора, а во-вторых, как это выходит. Предыдущие исследования показали, как гелий-3 попадает внутрь, но никто не делал одновременно и получения гелия-3, и процесса его вывода. Оба являются принципиально разными механизмами и происходят в разных временных масштабах земной истории.

 

«Процесс приобретения или газ, из которого состоит Солнечная система, на самом деле является газом, из которого состоят Солнце, Юпитер и Сатурн, и на 15 процентов состоит из гелия», — сказал Олсон. «Это второй по распространенности элемент в этих телах (после водорода), что делает его вторым по распространенности элементом в Солнечной системе. Очевидный способ включить много гелия-3 в землю — построить землю, пока солнечная туманность была на месте, окружая ее. Когда Земля была окутана туманным газом, и если поверхность Земли расплавлена, тогда газ может растворяться в расплавленной Земле по мере его формирования, потому что газы легко растворяются в расплавах».

 

«В пределах солнечной туманности есть много маленьких комет или маленьких камешков, которые мы называем снежками, которые будут медленно падать к Солнцу просто из-за гравитации притяжения Солнца», — сказал Шарп. «Это физическая уверенность — это должно произойти. Теперь, если у вас есть планетарные тела, которые еще не полностью выросли, и у вас есть галька, приближающаяся к солнцу, тогда значительная часть «камешков» будет гравитационно захвачена планетой. Вы можете сделать за 2 миллиона лет что-то размером с Землю с помощью этого процесса, тогда как предыдущие модели требовали около 10 миллионов лет, чтобы создать тело размером с Землю».

 

Ученые использовали модель, состоящую из атмосферы туманности, состоящей из того же состава, что и солнечная туманность, и поглощения этого материала расплавленным, что обеспечило среду, необходимую для отделения гелия от мантии и ядра.

 

«Очень быстро выясняется, что при таких условиях поверхность была бы настолько горячей, что это был бы океан магмы, как раз среда, в которой можно растворить потерю гелия», — сказал Олсон. «Это помещает гелий в землю, но не в ядро, для этого вы должны растворить его в железе, которое образует ядро. Были проведены лабораторные измерения, которые измеряют растворимость гелия в свободных металлах, таких как расплавленное железо. Это дало нам оценку того, сколько гелия вы могли растворить в ядре при формировании Земли. Это процесс моделирования для первого шага, который сказал нам, что вы получаете один или несколько петаграммов (1 000 000 000 000 000 граммов) гелия-3 в ядро».

 

«Это очень хорошо, куда мы движемся. Вопрос в том, «как нам получить столько гелия в мантии»? Это всегда была проблема, которая никогда не была полностью решена», — сказал Шарп. «Это было похоже на то, что да, это там, и, возможно, оно пришло из этих поздних комет или астероидов, но проблема в том, что гелий не плотный. Он хочет «плавать» на поверхности. Это как взять пляжный мяч и попытаться столкнуть его на дно бассейна. Он снова всплывет. Как получить гелий из глубин мантии? Это действительно проблема.

 

«Это обычно не обсуждается в случае с небулярным поглощением, но 15 процентов туманности — это гелий. Большая часть остального — это водород, так что вот и все, это основная часть небулярного газа. Если у вас есть это под высоким давлением, точно так же, как CO 2 растворяется в вашей воде в банке с газировкой, гелий будет растворяться на всем протяжении вплоть до недр планеты».

 

Второй шаг в этом процессе сложен, потому что вам нужно истощить мантию гелия-3, прежде чем он начнет вытекать из ядра. Многочисленные исследования предполагают, что гелий был потерян из мантии, когда Земля затвердела после «Гигантского удара». Гигантский удар — предполагаемое образование Луны во время столкновения протоземли с большой планетой, эквивалентной по размеру Марсу.

 

«Гигантский удар был настолько разрушительным событием, что мантия Земли потеряла бы много своих газов, в том числе гелий-3. Это критический шаг, потому что в противном случае из ядра не произойдет утечка гелия», — сказал Олсон. «Как только эти два фактора были на месте, смоделированный нами процесс утечки представлял собой обычную диффузию плюс конвекцию в земной мантии, которая приводит в движение тектонику плит. Это транспортировало бы материал мантии вниз к границе ядра и мантии, где он увлекал бы за собой гелий… 3 из ядра и транспортировать его обратно на поверхность в океанских хребтах и вулканических горячих точках, и, может быть, например, в рифте Рио-Гранде здесь, в Нью-Мексико».

 

«Количество утечки гелия составляет где-то около четырех фунтов в год, может быть достаточно, чтобы заполнить 50 воздушных шаров в зависимости от размера воздушных шаров», — сказал Шарп. «Это немного, но тот факт, что он все время продолжает выходить из-под земли с идеей, что ядро является важным источником, все жизнеспособно. Никого не волнует небольшая утечка гелия из Земли в космос. , но мы думаем, что это отпечаток важных ранних событий в истории нашей планеты. Это свидетельство того, что идея поглощения туманностями верна. Если бы гелий был доставлен позже астероидами и кометами, врезавшимися в Землю через миллионы лет после ее образования, мы бы не ожидал увидеть столько гелия в глубокой мантии и ядре. По сути, это прокси для доставки на Землю живительной воды. Он обеспечивает механизм для создания обитаемой планеты».

 

Яндекс.Дзен

 

 
Николаева Мария Опубликовано в Наука  
Главное за сутки
Путин подписал указ об учреждении звания «Мать-героиня» Путин подписал указ об учреждении звания «Мать-героиня» Президент России Владимир Путин учредил звание "Мать-героиня" для родивших и воспитавших 10 и более детей, установив для них единовременную выплату 1 млн рублей. Указ опубликован в понедельник на официальном портале…
Китайский обозреватель рассказал, чем ответит Россия на нападение НАТО на Крым Китайский обозреватель рассказал, чем ответит Россия на нападение НАТО на Крым Военная агрессия НАТО в отношении Крыма приведет к ракетному удару Россией по столице Великобритании. Такое мнение высказал обозреватель одного из китайских порталов по вопросу о реакции Москвы на возможные действия…
У России есть два способа защиты Запорожской АЭС У России есть два способа защиты Запорожской АЭС ВСУ уже неделю обстреливают Запорожскую АЭС. Большую часть ударов противника удается отражать силами ПВО. Однако на фоне растущей угрозы ядерной катастрофы местные власти предлагают остановить работу АЭС. Насколько приемлем такой…
Интернет и СМИ
Читайте также
Исследование: женщины во время секса способны испытывать три вида оргазма Исследование: женщины во время секса способны испытывать три вида оргазма Новое исследование нейробиологов из Пражского университета показало, что женщины испытывают один из трех типов оргазма. Работа ученых была опубликована в журнале сексуальной медицины (Journal of Sexual Medicine). Исследователи обнаружили, что…
Ученые нашли гигантскую глубоководную изоподу в Мексиканском заливе Ученые нашли гигантскую глубоководную изоподу в Мексиканском заливе Сотрудники Национального Тайваньского университета нашли в водах Мексиканского залива гигантскую глубоководную изоподу. Существо из рода Bathynomus было отнесено к новому для науки виду — говорится в статье, которая появилась в…
В сковородах были найдены вещества, увеличивающие риск рака в четыре раза В сковородах были найдены вещества, увеличивающие риск рака в четыре раза Специалисты Университета Южной Калифорнии в Лос-Анджелесе нашли опасные канцерогенные химические вещества в составе кухонной посуды с антипригарным покрытием. Как пишет издание Daily Mail, некоторые из обнаруженных в сковородах химикатов повышают…
Тема дня
США испортили отношения и с Россией, и с Китаем США испортили отношения и с Россией, и с Китаем

Патриарх американской политики Генри Киссинджер выступил с новым предостережением в адрес Байдена и ...

Фото
Гора Ольга (Ката-Тьюта) в Австралии Гора Ольга (Ката-Тьюта) в Австралии

Гора Ольга (Ката-Тьюта) находится в Национальном парке Австралии Улуру-Ката-Тьюта и состоит из 36 ма...

Опрос

Когда завершится освобождение Донбасса?

 

Анекдот дня

А плоскоземельщики думают, что все планеты плоские или только эта?

Еще »
Комментарии для сайта Cackle
Невероятная история с бриллиантовым ожерельем королевы Франции
Уфолог утверждает, что обнаружил на Марсе «гробницу», похожую на египетские пирамиды
Infox
СМИ2
Последние комментарии
 

Мы на одноклассниках
 

 

МЫ ВКОНТАКТЕ

Свидетельство о регистрации СМИ Эл № ФС77-83392 от 07.06.2022, выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи,

информационных технологий и массовых коммуникаций. При использовании, полном или частичном цитировании материалов

planet-today.ru активная гиперссылка обязательна. Мнения и взгляды авторов не всегда совпадают с точкой зрения редакции.