عندما جلبت التأثيرات العملاقة أرض ومعادنها الثمينة مثل الذهب والبلاتين منذ فترة طويلة، ظلت تلك المعادن قريبة من سطح كوكبنا بفضل محيط الصهارة المنصهر. كان هذا المحيط، الذي تشكل نتيجة الاصطدام نفسه، قادرًا على حبس المعادن والحفاظ عليها آمنة.
لقد مر الذهب الموجود في مجوهراتنا، والبلاتينيوم الموجود في إلكترونيات الكمبيوتر، والإيريديوم الموجود في شاشات OLED (مصابيح LED العضوية) — كلها — برحلة طويلة ومضطربة. هؤلاء عناصر تشكلت في الأصل من اندماج النجوم النيوترونية مما أدى إلى أعمال عنف كيلونوفا انفجارات. ثم قاموا بزرع السحابة الجزيئية العملاقة المكونة من الغاز والغبار الذي يشكل النجوم والتي شكلت في نهاية المطاف كوكبنا النظام الشمسي منذ مليارات السنين.
وعندما تشكلت الأرض، كانت هذه المعادن الثمينة متضمنة في بنيتها أيضًا. يُطلق عليها على وجه التحديد اسم العناصر شديدة المحبة للحديد، أو HSEs، مما يعني أنها تنجذب بقوة إلى الحديد. إلى جانب الذهب والإيريديوم والبلاتين، فإن العناصر الأخرى للصحة والسلامة والبيئة هي الأوسيميوم والبلاديوم والرينيوم والروديوم والروثينيوم.
هناك كميات كبيرة من تلك المعادن الثمينة من النظام الشمسي القديم محبوسة داخل الحديد الكثيف الموجود في قلب الأرض؛ لذلك قد تفترض أن أي معادن ثمينة تنتجها التأثيرات اللاحقة يجب أن تكون قد غرقت أيضًا في القلب. ولحسن الحظ بالنسبة لنا، لم يفعلوا ذلك.
ولكن كيف بقيت المعادن الثمينة التي تعتبر ذات قيمة كبيرة بالنسبة لنا اليوم بالقرب من سطح الأرض؟
متعلق ب: كيف غمرت اصطدامات النجوم النيوترونية الأرض بالذهب والمعادن الثمينة الأخرى
لقد ناضل الجيوفيزيائيون مع هذا السؤال لعقود من الزمن، والآن قد يكون لدى جون كوريناجا، أستاذ الجيوفيزياء في جامعة ييل، وسيمون مارشي، عالم الكواكب في معهد أبحاث الجنوب الغربي في كولورادو، إجابة أخيرًا.
بعد الجزء الأكبر من تشكلت الأرض، تم اصطدامها عدة مرات بواسطة الكواكب الأولية المارقة. أحد هذه الاصطدامات مع أ المريخجسم بحجم كبير، يُعرف باسم ثيا، أدى إلى حطام شكلت قمر الأرض. ومع ذلك، فقد اندمجت معظم ثيا والكواكب الأولية الأخرى في الأرض المتنامية. تحتوي هذه الكواكب الأولية أيضًا على معادن ثمينة، ولكن بدلاً من أن تغوص في قلب الأرض حيث يمكن أن تنضم إلى الحديد، أصبحت HSEs محاصرة داخل الأرض. عباءةمما سمح لهم بالوصول بسهولة إلى السطح.
كان كل هذا معروفًا من قبل، لكن لم يكن أحد يعرف كيف تم احتجاز المعادن، حتى الآن، وذلك بفضل نماذج الكمبيوتر التي يديرها كوريناجا ومارشي.
وقال كوريناجا في مقال: “إن بحثنا هو مثال جيد على تحقيق اكتشاف غير متوقع بعد إعادة النظر في الحكمة التقليدية”. إفادة.
يوضح نموذجهم كيف أنه بعد كل اصطدام عملاق في وقت مبكر جدًا من تاريخ الأرض الفتية، تشكل محيط ضخم من الصهارة داخل الأرض. الغلاف الصخريالذي يصف القشرة والوشاح العلوي. تبدأ المعادن الثمينة في الغرق عبر هذا المحيط حتى تصل إلى طبقة انتقالية منصهرة جزئيًا. أدى هذا إلى إبطاء نزول المعادن، مما سمح للوشاح السفلي بالتبريد والتصلب قبل أن تتمكن المواد الخطرة البيئية من النفاذ من خلاله إلى القلب. بعد ذلك، تعرضت HSEs المحاصرة في الوشاح للحمل الحراري من التيارات الحرارية المنبعثة من قلب الأرض الساخن، والتي تستمر حتى يومنا هذا في تحريك المعادن الثمينة حول الأرض وإحضارها إلى السطح.
يقول مارشي: “تتشكل هذه المنطقة العابرة دائمًا تقريبًا عندما يضرب اصطدام كبير الأرض في وقت مبكر، مما يجعل نظريتنا قوية جدًا”.
قصص ذات الصلة:
– السحب المعدنية تحول الكواكب الخارجية الساخنة إلى أكبر مرآة في الكون
– اللب الأعمق الغامض للأرض عبارة عن كرة معدنية يبلغ عرضها 400 ميل
– من المحتمل أن يكون الاصطدام القديم الذي شكل قمر الأرض بمثابة لكمة واحدة
بينما حدث كل هذا بعض منذ 4.5 مليار سنة، لا تزال أصداء هذه التأثيرات والمناطق الانتقالية الناتجة موجودة، في شكل “مقاطعتين كبيرتين بسرعة القص المنخفضة”، أو LLSVPs التي تظهر على شكل شذوذات جيوفيزيائية في الوشاح العميق أسفل إفريقيا والمحيط الهادئ. عندما يصف الجيوفيزيائيون LLSVPs بأنها كبيرة، إنهم لا يمزحون: تشكل ما يصل إلى 9% من حجم الأرض، وتمتد لآلاف الكيلومترات جانبيًا وأكثر من 1000 كيلومتر عموديًا من حدود الوشاح مع القلب.
ونشرت النتائج في 9 أكتوبر في المجلة وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم.