Автомеханик

Mar 04, 2024

Dem10/Дженнифер Рентерия, Смитсоновский институт.

Подписываясь, вы соглашаетесь с нашими Условиями использования и политикой. Вы можете отказаться от подписки в любое время.

Земля, наш заветный дом в космосе, может похвастаться замечательной особенностью, которая отличает ее от планетарных аналогов — континентов и их высоты над уровнем моря. Эти колоссальные массивы суши, изобилующие жизнью и разнообразием, способствуют уникальной обитаемости нашей планеты. Тем не менее, происхождение континентов Земли, а также их особые свойства долгое время озадачивали ученых.

НАСА

Теперь новое исследование Элизабет Коттрелл, геолога-исследователя и куратора камня Смитсоновского национального музея естественной истории, и Меган Холикросс, доцента Корнелльского университета, возможно, приблизило нас к разгадке этой загадки.

То есть их исследование, опубликованное в журнале Science, бросает вызов и развенчивает популярную гипотезу, пытавшуюся объяснить, почему континентальная кора имеет более низкое содержание железа и более окислена по сравнению с ее океаническим аналогом. Это важно, потому что нехватка железа имеет решающее значение для того, почему большая часть поверхности нашей планеты находится над уровнем моря, что позволяет жизни процветать на суше.

Чтобы по-настоящему понять влияние этого исследования на наше понимание континентального происхождения Земли, журнал Interest Engineering (IE) провел познавательную беседу с самой Элизабет Коттрелл.

«Среди скалистых планет внутренней части Солнечной системы континентальная кора уникальна для планеты Земля. Важно отметить, что континентальная кора имеет более низкие концентрации элемента железа по сравнению с океанской корой», — объяснил Коттрелл IE.

Она описала, как из-за этого континентальная кора становится менее плотной и более плавучей, чем океанская кора, так что ей нелегко вернуться обратно в недра Земли по мере смещения земных тектонических плит.

«В результате континенты Земли являются древними, возраст которых в некоторых местах превышает 4 миллиарда лет, и очень стабильными по сравнению с океанской корой, которая редко выживает более 200 000 лет, прежде чем снова возвращается в недра Земли из-за своей высокой плотности». она добавила.

Она также объяснила, что железо в континентальной коре, скорее всего, находится в окисленном химическом состоянии, чем железо в океанической коре. Примечательно, что геологи уже давно пытаются понять, как формируется окисленная и обедненная железом континентальная кора Земли и почему она не формируется на других планетах нашей Солнечной системы.

«В нашем исследовании мы подошли ближе к пониманию жизнеспособных механизмов, которые могут действовать, чтобы истощить континентальную кору железа», — заявил Коттрелл.

«Одна популярная гипотеза предполагает, что кристаллизация минерала граната (группы силикатных минералов и январского камня) из расплавленной породы глубоко под поверхностью Земли может способствовать извлечению железа».

Она описала, как удаление богатого железом минерала из расплавленной породы приведет к тому, что оставшаяся порода будет содержать меньше железа, что сделает ее похожей на кору, образующую континенты. Эта гипотеза была привлекательной, поскольку железо присутствует в минерале под названием гранат в двух разных формах: одна с меньшим количеством кислорода (так называемая «восстановленная») и другая с большим количеством кислорода (так называемая «окисленная»).

Кроме того, она подчеркнула, что если гранат избирательно удаляет тип железа с меньшим количеством кислорода, это приведет не только к образованию пород с меньшим количеством железа, но и к породам с большим количеством кислорода, что соответствует двум важнейшим характеристикам континентальной коры.

«В нашей лаборатории мы решили проверить эту теорию. Мы выращивали кристаллы минерала граната из расплавленной породы при высоких давлениях и температурах в специальном устройстве, называемом поршневым цилиндром», - сказала она. Таким образом, исследователи попытались воспроизвести в лаборатории сильное тепло и давление земной коры.

Смитсоновский институт

«Поршнево-цилиндровые прессы на самом деле не очень высокотехнологичны — они действуют по тому же принципу, что и автомобильный домкрат… В этом отношении у нас есть некоторые навыки автомеханика», — добавила она.

«Затем мы охладили смесь так быстро, что химический состав «застыл», образовав минерал гранат, окруженный стеклом, которое раньше было расплавленной породой».