Procesele volatile care au dat formă Pământului

Foto: 123rf

Un nou studiu al cercetătorilor de la Universitatea Oxford indică noi informaţii despre cum s-a format planeta Pământ. Studiul Earth’s volatile contents established by melting and vaporisation a fost publicat în revista Nature, după cum se arată într-un comunicat de presă al Universitătiții Oxford.

În baza observării unor stele în proces de formare, oamenii de ştiinţă ştiu că Sistemul Solar a fost la început un disc format din praf şi gaz, care înconjura Soarele al cărui centru era în creştere. Gazul s-a condensat în particule solide, care s-au acumulat în corpurile mai mari din piatră, precum asteroizii şi mini-planetele. Pe parcursul a 100 de milioane de ani, între aceste mini-planete s-au produs coliziuni şi, treptat, s-au format planetele pe care le vedem în prezent, inclusiv Pământul.

O enigmă științifică

Faptul că Pământul s-a format treptat, din corpuri mult mai mici, este înţeles la scară largă, însă numeroasele procese implicate în dezvoltarea planetei noastre sunt mai puţin clare. Într-un nou studiu, publicat pe coperta publicației Nature, cercetătorii Departamentului de Ştiinţe ale Pământului de la Universitatea Oxford fac lumină asupra unora dintre aceste procese, dezvăluind că mini-planetele integrate de Pământ fuseseră anterior supuse topirii şi evaporării. Tot ei aduc în discuţie şi o altă enigmă ştiinţifică: epuizarea a numeroase elemente chimice de importanţă economică ale Pământului.

Este un fapt binecunoscut că, în comparaţie cu Sistemul Solar, Pământul este considerabil mai sărac în acele elemente condensate din discul gazos timpuriu, la temperaturi de sub 1.000 °C (de exemplu plumb, zinc, cupru, argint, bismut şi staniu). Explicaţia convenţională este că Pământul s-a dezvoltat în absenţa acestor elemente volatile şi, ulterior, au fost adăugate cantităţi mici, prin corpuri de tipul asteroizilor. Ideea aceasta însă nu poate explica supraabundenţa a numeroase alte elemente – în special indiu, folosit în prezent pentru dispozitive semiconductoare, precum şi pentru ecranele TV şi monitoare.

Ashley Norris, participant la studii postuniversitare, şi Bernard Wood, profesor de mineralogie la Departamentul de Ştiinţe ale Pământului de la Oxford, au început să cerceteze cauzele modelului de epuizare a acestor elemente volatile de pe Pământ şi de supraabundenţă în cazul indiului. Au construit un cuptor cu temperatură şi atmosferă controlate, pentru a simula oxidarea slabă a Pământului foarte timpuriu şi planetezimalelor. Într-o serie specifică de experimente, au topit roci la 1.300 °C, într-o atmosferă săracă în oxigen, şi au stabilit cum se evaporă din lavă diferite elemente volatile.

Reacţia dintre roca topită şi o atmosferă săracă în oxigen

Pe parcursul acestor experimente, fiecare dintre elementele de interes s-a evaporat în cantităţi diferite. Mostrele de lavă au fost ulterior răcite rapid, iar modelele de pierdere a elementelor au fost determinate prin analiză chimică. Analizele au indicat că pierderile relative (volatilităţile) măsurate în experimentele cu lavă topită corespund îndeaproape cu modelul de epuizare observat în Pământ. În special volatilitatea indiului corespunde exact cu abundenţa sa din Pământ – abundenţă care s-a dovedit a nu fi o anomalie.

„Experimentele noastre arată că modelul de epuizare a elementelor volatile din Pământ a fost stabilit prin reacţia dintre roca topită şi o atmosferă săracă în oxigen. Este posibil ca aceste reacţii să fi avut loc în planetezimalele formate timpuriu, care au concrescut cu Pământul, sau odată cu impactul gigantic care a dus la formarea Lunii şi despre care se crede că a cauzat topirea la scară largă a planetei noastre”, spune profesorul Bernard Wood.

După ce s-a concentrat în experimentele iniţiale la 13 elemente-cheie, echipa desfăşoară analize ale comportamentului altor elemente, precum clorul şi iodul, în aceleaşi condiţii.

„Munca noastră arată că interpretarea modelelor de epuizare a elementelor volatile în planetele terestriale trebuie să se concentreze la măsurarea experimentală a volatilităţii elementelor”, concluzionează Ashley Norris.

Sursa: University of Oxford
Foto: 123 rf

Be the first to comment

Leave a Reply

Your email address will not be published.


*