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最新研究:地核物質泄漏至地幔已有25億年時間

時間:2019-09-19 09:53:29 來源:新浪科技 評論:0 點擊:0
  研究表明,一些地核物質確實轉移到了地幔柱底部,令人不可思議的是,在過去25億年里,地核一直泄漏。

  新浪科技訊 北京時間9月19日消息,據美國生活科學網站報道,最新一項研究發布令人震驚的消息:地核物質泄漏長達25億年,但地質學家并不知道為什么會出現這樣的現象!

  熾熱的地核并不“孤獨”——它已與其它地質層混合在一起,科學家最新研究表明,地球最深處的地核物質已泄漏到地幔柱,并且部分最終會到達地球表面。

  研究人員稱,這項發現有助于解決幾十年來一直爭議不休的一個問題:地核和地幔是否交換了任何物質?研究表明,一些地核物質確實轉移到了地幔柱底部,令人不可思議的是,在過去25億年里,地核一直泄漏。

  這項研究結果是通過分析金屬鎢獲得的,鎢位于元素周期表第74號,對鎢進行全部分析,發現它是親鐵元素,或者是“鐵的情侶”,因此地球內核含有大量鎢元素不足為奇,而地核主要是由鐵和鎳構成。

  對金屬鎢的分析中,鎢還會呈現一些同位素(原子核里中子數不同的元素),其中包括:W-182(中子數為108個),W-184(中子數為110個),在研究過程中,研究人員意識到這些同位素可以幫助他們揭曉地核泄漏的問題。

  另一種揭曉地核泄漏的元素是鉿(Hf),它是一種親巖元素,意味著這是一種喜歡巖石的元素,可以在地球富含硅酸鹽的地幔層中找到,鉿的放射性同位素Hf-182經過890萬年的半衰期,可衰變成鎢W-182,這意味著地幔應該比地核擁有更多的鎢W-182。

  研究人員在報告中稱,依據海島玄武巖中182W/184W比率可探測到地核和地幔柱之間的化學交換,而海島的玄武巖來自于地幔柱,但是鎢的這種微妙差異非常小,地幔和地核中的鎢W -182成分預計僅差百萬分之200左右,全球僅有不到5個實驗室可以進行此類研究分析。

  此外,科學家研究地核并非易事,因為它位于地下2900公里處,人類挖過最深的地下洞是俄羅斯“科拉超深鉆孔”,深度僅達到12.3公里。因此,研究人員進行勘測的最佳目標是皮爾巴拉克穩定地塊的深地幔巖石層,這里位于西澳大利亞、留尼旺島和印度洋凱爾蓋朗群島熱點區域。

  巖石中的鎢含量揭曉了地核泄漏現象,在地球的進化歷程中,地幔中的W-182和W-184比值發生了很大變化,令人驚奇的是,他們發現地幔最古老巖石層W-182和W-184比值比現代巖石更高。地幔中W-182和W-184比率變化暗示地核中鎢元素泄漏至地幔已很長時間,地球大約45億年歷史,然而地球上最古老地幔巖石中鎢同位素并沒有發生顯著變化,這表明從43億年前至27億年前,地核和上地幔之間幾乎同有物質交換。

  在過去25億年里,地幔層鎢同位素組成發生了巨大變化,為什么會這樣呢?研究人員稱,如果地幔柱從地核-地幔邊界上升高,那么可能就像蹺蹺板一樣,地表物質將進入地幔深層,地表物質含有氧氣,它們可以影響鎢元素。

  實驗表明,地核-地幔邊界氧濃度的增加可能導致鎢元素從地核中分離,進入地幔,這項最新研究結果可能告訴我們關于地核演變的過程,包括地球磁場的起源。這項最新研究報告發表在6月20日出版的《地球化學透視快報》上。

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