De flygtige processer, der formede Jorden

Forskere fra Oxford University har kastet nyt lys over, hvordan Jorden først blev dannet.

Baseret på observationer af nydannede stjerner, videnskabsmænd ved, at solsystemet begyndte som en skive af støv og gas, der omgav den centralt voksende sol. Gassen kondenserede til faste stoffer, som akkumulerede i større klippelegemer som asteroider og miniplaneter. I løbet af en periode på 100 millioner år kolliderede disse miniplaneter med hinanden og akkumulerede sig gradvist til de planeter, vi ser i dag, inklusive Jorden.

Selvom det er almindeligt forstået, at Jorden blev dannet gradvist, fra meget mindre kroppe, mange af de processer, der er involveret i at forme vores voksende planet, er mindre klare. I en ny undersøgelse vist på forsiden af ​​den seneste udgave af Natur , forskere fra University of Oxford's Department of Earth Sciences løser nogle af disse processer, afslørede, at de miniplaneter, der blev tilføjet til Jorden, tidligere havde gennemgået smeltning og fordampning. De adresserer også en anden videnskabelig gåde:Jordens udtømning af mange økonomisk vigtige kemiske elementer.

Det er velkendt, at Jorden er stærkt udtømt, i forhold til solsystemet som helhed, i de elementer, der kondenserede fra den tidlige gasskive ved temperaturer under 1000°C (f.eks. at føre, zink, kobber, sølv, vismut, og tin). Den konventionelle forklaring er, at Jorden voksede uden disse flygtige elementer, og små mængder af en asteroide-lignende krop blev tilføjet senere. Denne idé kan ikke imidlertid, forklare "overfloden" af flere andre elementer - især, indium, som nu bruges i halvlederteknologier, samt tv- og computerskærme.

Postgraduate studerende Ashley Norris og Bernard Wood, Professor i mineralogi ved Oxfords Department of Earth Sciences, satte sig for at afdække årsagerne bag mønsteret af udtømning af disse flygtige grundstoffer på Jorden og for "overfloden" af indium. De konstruerede en ovn, hvori de kontrollerede temperaturen og atmosfæren for at simulere den lave oxidationstilstand af den meget tidlige Jord og planetesimaler. I en bestemt række eksperimenter smeltede de sten ved 1300°C under iltfattige forhold og bestemte, hvordan de forskellige flygtige grundstoffer blev fordampet fra den smeltede lava.

Under eksperimenterne fordampede hvert af elementerne af interesse i forskellige mængder. Lavaprøverne blev derefter hurtigt afkølet, og mønstrene for elementtab blev bestemt ved kemisk analyse. Analyserne afslørede, at de relative tab (volatiliteter) målt i eksperimenterne med smeltet lava stemmer meget overens med det mønster af udtømning, der observeres i Jorden. I særdeleshed, indium flygtighed stemmer nøjagtigt overens med dens observerede overflod i Jorden - dens overflod, viser sig ikke at være en anomali.

Professor Bernard Wood sagde:'Vores eksperimenter viser, at mønsteret af udtømning af flygtige grundstoffer i Jorden blev etableret ved reaktion mellem smeltet sten og en iltfattig atmosfære. Disse reaktioner kan have fundet sted på de tidligt dannede planetesimaler, som blev ophobet til Jorden eller muligvis under det gigantiske nedslag, som dannede månen, og som menes at have forårsaget smeltning i stor skala af vores planet.'

Efter at have fokuseret deres oprindelige eksperimenter på 13 nøgleelementer, teamet er i gang med at se på, hvordan andre elementer, såsom klor og jod, opføre sig under de samme forhold.

Ashley Norris sagde:"Vores arbejde viser, at fortolkning af flygtige udtømningsmønstre i de terrestriske planeter skal fokusere på eksperimentel måling af grundstoffernes flygtighed."