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地幔中的神秘斑点可能与来自太空的古代黄金和铂有关

本站发布时间:2023-11-16 16:12:35

长期以来,地表附近丰富的贵金属一直困扰着研究人员。你的白金订婚戒指,你祖母的古董金项链,让你的汽车催化转化器工作的钯:它们都不应该存在 

从化学角度讲,所有这些金属在地球上的丰度都太高了,这让研究人员相信,它们很可能是在地球形成后不久与巨大的太空岩石撞击时降落在这里的。即便如此,它们也应该在迫降后沉入地核

现在,在一项新的研究中,研究人员找到了解决这个难题的方法:尽管这些金属密度很高,但它们可以渗透到地幔中,并被困在凝固的岩石中,使它们足够靠近,最终可以返回地球表面。它们甚至可能是在地幔深处发现的被称为低速剪切带的神秘斑点的原因 

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研究合著者、科罗拉多州博尔德市西南研究所的研究员Simone Marchi告诉《生活科学》:“由于这些撞击,我们可以产生比周围物质密度稍大的大规模区域。” 

人们没有;我真的没有意识到问题如此严重

Simone Marchi

金、铂、钯、其他铂族金属和过渡金属铼都是科学家所说的“高度亲铁元素”。这意味着它们很容易与铁结合。如果像科学家们认为的那样,这些金属是在年轻的太阳系的混乱中通过小行星和小行星带到地球的,它们应该会冲破地壳进入地幔,然后像卵石一样沉入池塘,直到到达富含铁的核心

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地幔混合模拟的快照,从撞击后(顶部)到现在(底部)。(图片来源:Yale/Korenaga)

这并没有发生。为了找出原因,Marchi和他的合著者、耶鲁大学的地球物理学家Jun Korenaga对早期地球上的这些古老撞击进行了模拟。他们首先发现,让这些金属远离核心比他们预期的还要困难 

“过去,人们一直在掩盖这个想法,[认为]必须有办法,”Marchi说。“人们并没有真正意识到问题如此严重。”

然而,他们的模拟也揭示了这个问题的解决方案。当一块巨大的太空岩石;可能接近月球大小—撞击早期地球时,碰撞会抹杀撞击器,并形成一片熔融岩浆海洋,渗入地幔深处 

然而,在这片岩浆海洋下,将是一个半熔融、半固体岩石的边界区域。来自撞击器的金属会逐渐渗透到这个半熔融的区域,并在周围扩散。与直接向地核下沉的密度非常高的纯金属不同,这个注入金属的地幔区域只会比周围环境密度略高。当它慢慢沉入更高压力的区域时,它会凝固,在金属碎片到达核心之前就将其捕获。Marchi和Korenaga在10月9日的新闻中报道了他们的发现

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