Ремонт, сервис, услуги » Информация » Почему на Земле больше железа, чем на Луне?




Почему на Земле больше железа, чем на Луне?

Автор: addministr от 22-03-2015, 19:30

Категория: Информация



Почему на Земле больше железа, чем на Луне?

Ученые из Sandia National Laboratories, работающие с Z-machine, экспериментальной установкой и одним из крупнейших в мире источников вспышек рентгеновского излучения, помогли распутать давнюю тайну астрофизики: почему железо обнаруживается рассыпанным по всей мантии Земли, толстому слою между ядром Земли и ее корой.

На первый взгляд, кажется более разумным, что железо, прибывающее в процессе столкновений Земли с планетезималями — от нескольких метров до сотен километров в диаметре — во время последних стадий формирования Земли, должно было пулей уходить в ядро Земли, где и так находится довольно много железа.
Во-вторых, остается загадкой, почему Луна пропорционально имеет намного меньше железа в мантии, чем Земля. Поскольку Луна претерпела такую же внеземную бомбардировку, что и ее крупный сосед, что могло бы объяснить относительное отсутствие этого элемента в мантии Луны?
Чтобы ответить на эти вопросы, ученые под руководством профессора Штейна Якобсена из Гарвардского университета и профессора Сары Стюарт из Калифорнийского университета в Дэвисе поставили под вопрос принятое теоретическое значение точки испарения железа при высоком давлении. Если испарение происходит при более низких давлениях, чем предполагалось, серьезный кусок железа после столкновения мог испариться в виде железного пара, который одеялом накрыл Землю, а не пройти через нее. В результате на Землю проливался бы железный дождь, который и создал бы карманы этого элемента, в настоящее время обнаруживаемые в мантии.
Что касается Луны, то могло произойти то же самое растворение железа в пар, но слабая гравитация спутника просто была не в состоянии захватить большую часть свободно плавающих атомов железа, чем и объясняется недостаток железных месторождений на Луне.
По большей части ради экспериментальных, нежели теоретических изысканий ученые обратились к Z-machine и ее Программе фундаментальной науки, координируемой менеджером Sandia Томасом Мэттсоном. Это привело к сотрудничеству между Sandia, Гарвардом, Калтехом и Ливерморской национальной лабораторией, в ходе которого должно было быть определено экспериментальное значение порога испарения железа, которое заменило бы теоретическое значение, используемое на протяжении десятилетий.
Рик Краус из Ливерморской национальной лаборатории и Рэй Лемке и Сет Рут из Sandia использовали Z-машину для ускорения металлов до экстремальных скоростей, используя мощные магнитные поля. Ученые создали цель, которая состояла из железной 5-миллиметровой пластины толщиной в 200 микрон, и запускали в нее летающие алюминиевые тарелки со скоростью 25 километров в секунду. При таком ударном давлении мощная ударная волна, которая возникала в железе, заставляла его сжиматься, нагреваться и в конечном счете испаряться.
Результаты, опубликованные ранее в этом месяце в Nature Geosciences, показали, что ударное давление, экспериментально необходимое для испарения железа, приблизительно составляет 507 гигапаскаль, срезая предыдущую оценку более чем на 40% (887 гигапаскаль). Астрофизики говорят, что это меньшее давление легко достигается во время финальных стадий планетарного роста через аккрецию.
Главный исследователь Краус рассказал: «Поскольку планетологи всегда считали, что железо довольно трудно испарить, им не приходило в голову, что такое испарение может быть важным процессом в ходе формирования Земли и ее ядра. С нашими экспериментами стало очевидно, что испарить железо в процессе удара довольно легко».
«Это меняет наше представление о формировании планет; вместо образования ядра путем опускания железа в растущее ядро Земли крупными каплями (технически называемыми диапирами), это железо испарялось, вытягивалось шлейфом над поверхностью Земли и проливалось маленькими каплями. Эти капельки железа легко смешивались с мантией; наша интерпретация геохимических данных, которые мы используем на сегодняшний день относительно формирования ядра Земли, изменилась».



Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.

Архив | Связь с админом | Конфиденциальность

RSS канал новостей   Яндекс.Метрика