Lõi thiêu đốt của trái đất không phải là một kẻ cô độc - nó đã bị bắt gặp trộn lẫn với các lớp khác, trong thế giới ngầm. Đó là theo một nghiên cứu mới cho thấy phần trong cùng của hành tinh rò rỉ một số nội dung của nó vào các lớp phủ, một số trong đó cuối cùng chạm tới bề mặt Trái đất.
Phát hiện này giúp giải quyết một cuộc tranh luận đang nổ ra trong nhiều thập kỷ: liệu lõi và lớp phủ có trao đổi bất kỳ vật liệu nào không, các nhà nghiên cứu cho biết.
"Các phát hiện của chúng tôi cho thấy một số vật liệu cốt lõi chuyển vào cơ sở của các lớp phủ này và lõi đã bị rò rỉ vật liệu này trong 2,5 tỷ năm qua", các nhà nghiên cứu viết trong The Convers, một trang web nơi các nhà khoa học viết về nghiên cứu của họ cho công cộng.
Phát hiện này được thực hiện bởi vonfram kim loại (W), nguyên tố 74 trên bảng tuần hoàn. Nếu vonfram là để làm một hồ sơ hẹn hò, nó sẽ lưu ý rằng đó là một siderophile, hoặc "người yêu sắt". Vì vậy, không có gì ngạc nhiên khi rất nhiều vonfram treo trong lõi Trái đất, được làm chủ yếu từ sắt và niken.
Trong hồ sơ của mình, vonfram cũng liệt kê rằng nó có một số đồng vị (một nguyên tố có số nơtron khác nhau trong hạt nhân), bao gồm W-182 (với 108 neutron) và W-184 (với 110 neutron). Trong khi nghĩ ra nghiên cứu của mình, các nhà nghiên cứu nhận ra rằng những đồng vị này có thể giúp họ giải quyết câu hỏi rò rỉ cốt lõi.
Một nguyên tố khác, hafnium (Hf), là một lithophile, có nghĩa là nó yêu đá và có thể được tìm thấy trong lớp phủ giàu silicat của Trái đất. Với chu kỳ bán rã 8,9 triệu năm, đồng vị phóng xạ Hf-182 của hafnium phân rã thành W-182. Điều này có nghĩa là lớp phủ nên có nhiều W-182 hơn lõi, các nhà khoa học lý giải.
"Do đó, sự trao đổi hóa học giữa lõi và nguồn gốc của lớp phủ có thể được phát hiện trong tỷ lệ 182W / 184W của bazan đảo đại dương", xuất phát từ các luồng trong lớp phủ, các nhà nghiên cứu viết trong nghiên cứu.
Nhưng sự khác biệt về vonfram này sẽ cực kỳ nhỏ: Thành phần vonfram-182 trong lớp phủ và lõi được dự kiến sẽ chỉ khác nhau khoảng 200 phần triệu (ppm). "Ít hơn năm phòng thí nghiệm trên thế giới có thể thực hiện loại phân tích này", các nhà nghiên cứu viết trong Cuộc trò chuyện.
Hơn nữa, nó không phải dễ dàng để nghiên cứu cốt lõi, bởi vì nó bắt đầu ở độ sâu khoảng 1.800 dặm (2.900 km) dưới lòng đất. Để đưa vào quan điểm, những con người lỗ sâu nhất có bao giờ đào là Kola Superdeep giếng khoan ở Nga, trong đó có một độ sâu khoảng 7,6 dặm (12,3 km).
Vì vậy, các nhà nghiên cứu đã nghiên cứu điều tốt nhất tiếp theo: những tảng đá chảy xuống bề mặt Trái đất từ lớp phủ sâu tại Pilbara Craton ở Tây Úc, và các điểm nóng của Đảo Réunion và Quần đảo Kerguelen ở Ấn Độ Dương.
Phát hiện rò rỉ
Lượng vonfram trong các loại đá này đã tiết lộ một rò rỉ từ lõi. Trong suốt cuộc đời của Trái đất, có một sự thay đổi lớn trong tỷ lệ W-182-W-184 trong lớp phủ của Trái đất, các nhà nghiên cứu nhận thấy. Điều kỳ lạ là những tảng đá lâu đời nhất của Trái đất có tỷ lệ W-182-W-184 cao hơn so với hầu hết các loại đá hiện đại ngày nay, họ đã phát hiện ra.
"Sự thay đổi trong tỷ lệ 182W / 184W của lớp phủ cho thấy rằng vonfram từ lõi đã bị rò rỉ trong lớp phủ trong một thời gian dài," các nhà nghiên cứu viết trong Cuộc trò chuyện.
Trái đất khoảng 4,5 tỷ năm tuổi. Tuy nhiên, đá mantle lâu đời nhất của hành tinh đã không có bất kỳ thay đổi đáng kể nào về đồng vị vonfram. Điều này cho thấy rằng từ 4,3 tỷ đến 2,7 tỷ năm trước, có rất ít hoặc không có sự trao đổi vật chất từ lõi đến lớp phủ trên, các nhà nghiên cứu cho biết.
Nhưng trong 2,5 tỷ năm qua, thành phần đồng vị vonfram trong lớp phủ đã thay đổi đáng kể. Tại sao điều này xảy ra? Các nhà nghiên cứu cho biết, nếu các lớp phủ mantle đang tăng lên từ ranh giới lớp phủ lõi, thì có lẽ, giống như một cái cưa, vật liệu từ bề mặt Trái đất sẽ rơi xuống lớp phủ sâu, các nhà nghiên cứu cho biết. Các vật liệu bề mặt này có oxy trong đó, một yếu tố có thể ảnh hưởng đến vonfram, các nhà nghiên cứu cho biết.
"Sự hút chìm, thuật ngữ được sử dụng cho các loại đá từ bề mặt Trái đất rơi xuống lớp phủ, lấy vật liệu giàu oxy từ bề mặt vào lớp phủ sâu như một thành phần không thể thiếu của kiến tạo mảng", các nhà nghiên cứu viết trong Cuộc trò chuyện. "Các thí nghiệm cho thấy sự gia tăng nồng độ oxy ở ranh giới lõi-lớp phủ có thể khiến vonfram tách ra khỏi lõi và vào lớp phủ."
Hoặc, có thể khi lõi bên trong đông cứng lại sau khi Trái đất hình thành, nồng độ oxy trong lõi ngoài tăng lên, các nhà nghiên cứu cho biết. "Trong trường hợp này, kết quả mới của chúng tôi có thể cho chúng tôi biết điều gì đó về sự tiến hóa của lõi, bao gồm cả nguồn gốc của từ trường Trái đất", họ viết trong Cuộc trò chuyện.
