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科学家解开形成地球的易变过程

图片来源:Ashley Norris

em新研究解开了塑造地球所涉及的许多过程,揭示了加入地球的迷你行星之前已经经历了融化和蒸发。 / em

根据对新形成的恒星的观测,科学家们知道太阳系开始是围绕中心生长的太阳的尘埃和气体盘。气体凝结成固体,积聚成较大的岩石体,如小行星和小行星。在一亿年的时间里,这些迷你行星相互碰撞并逐渐积聚到我们今天看到的包括地球在内的行星中。

虽然人们普遍认为地球是逐渐形成的,但是从小得多的人体形成,许多参与塑造我们不断增长的行星的过程都不太清楚。在最新一期“自然”杂志封面上发表的一项新研究中,来自牛津大学地球科学系的研究人员解开了一些这些过程,揭示了加入地球的迷你行星此前已经经历了融化和蒸发。他们还解决了另一个科学难题:地球在许多经济上重要的化学元素中消耗殆尽。

众所周知,相对于整个太阳系而言,在温度低于1000℃的早期气体盘中冷凝的那些元素(例如铅,锌,铜,银,铋等) ,锡)。传统的解释是地球生长时没有这些挥发性元素,稍后添加了少量的小行星型体。然而,这个想法并不能解释其他几个元素的“过量丰富” - 特别是目前用于半导体技术的铟,以及电视和电脑屏幕。

牛津大学地球科学系矿物学教授阿什利诺里斯和伯纳德伍德着手揭示地球上这些挥发性成分枯竭的原因以及铟的“过剩”。他们建造了一个炉子,在炉内控制温度和大气,以模拟非常早期的地球和小行星的低氧化状态。在一系列特殊的实验中,他们在1300°C的低氧条件下熔化了岩石,并确定了不同的挥发性元素是如何从熔融熔岩中蒸发出来的。

在实验过程中,每个感兴趣的元素都以不同的量蒸发。然后将熔岩样品快速冷却,并通过化学分析确定元素损失模式。分析表明,在熔岩熔岩实验中测得的相对损失(波动性)与地球上观察到的枯竭模式非常接近。特别是,铟的挥发度与其在地球上观察到的丰度完全一致 - 它的丰度不是一个异常。

Bernard Wood教授说:“我们的实验表明,地球中挥发性元素消耗的模式是通过熔融岩石和贫氧气氛之间的反应而建立的。这些反应可能发生在形成于地球的早期形成的平行星体上,或可能在形成月球的巨大撞击期间发生,并且这种反应被认为会导致我们星球的大规模融化。

阿什利诺里斯说:“我们的工作表明,解释地球行星的挥发性耗竭模式需要关注元素挥发性的实验测量。”

在将其原始实验集中在13个关键要素上之后,该团队正在研究其他元素(如氯和碘)在相同条件下的行为。

出版物:C.Ashley Norris和Bernard J.Wood,“通过熔化和蒸发建立的地球挥发物含量”,Nature 549,507-510(2017年9月28日)doi:10.1038 / nature23645

来源:牛津大学

 
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