地球的核心和地幔以一種無序的方式分開。
地球的地幔是怎樣的?
地球經(jīng)歷了多次大的撞擊;高壓和溫度條件造成了地核和地幔分區(qū)的部分拦英，這種劃分在化學(xué)上是不同的。
信貸:尼爾·班尼特
根據(jù)卡內(nèi)基和史密森學(xué)會的一組科學(xué)家在《自然》雜志上發(fā)表的新研究成果灾常，從火山熱點上的地幔涌起的熾熱巖石的羽流中有證據(jù)表明铃拇，地球的形成年份可能比之前認(rèn)為的更加混亂。
人們很清楚地知道仔戈，地球是由圍繞著年輕太陽的物質(zhì)形成而形成的拧廊。最終，這顆行星長到如此大的尺寸吧碾，使鐵金屬下沉到內(nèi)部，形成了地球內(nèi)核的開端户敬，使硅酸鹽豐富的地幔漂浮在上面。
但卡內(nèi)基的Yingwei Fei尿庐、Carnegie和史密森學(xué)會的Colin Jackson領(lǐng)導(dǎo)的一個小組的新研究表明抄瑟，這種地幔和核心分離并不是一個有序的過程。
杰克遜解釋說:“我們的研究結(jié)果表明皮假，當(dāng)內(nèi)核從地幔中提取出來時，地幔從未完全混合贺纲⊥什猓”“這是令人驚訝的，因為核心形成發(fā)生在地球在其生長過程中經(jīng)歷的其他早期太陽系物體的巨大撞擊之后侮措，類似于后來形成月球的巨大撞擊事件∠钜酰”在此之前笆包，人們普遍認(rèn)為，這些能量巨大的撞擊將完全攪動地幔庵佣，將其所有成分混合成一個統(tǒng)一的狀態(tài)。
帶領(lǐng)團隊進(jìn)行假設(shè)的確鑿證據(jù)來自于在夏威夷等火山熱點地區(qū)發(fā)現(xiàn)的獨特而古老的鎢和氙同位素特征巴粪。盡管人們認(rèn)為這些羽毛起源于地幔的最深處，但這些獨特的同位素特征的起源一直存在爭議辫塌。研究小組認(rèn)為派哲，答案在于碘的化學(xué)行為，即氙的母體元素芭届，在很高的壓力下。
同位素是有相同數(shù)量的質(zhì)子的元素的版本持隧，但中子數(shù)不同。元素的放射性同位素只酥，如碘-129洁仗，是不穩(wěn)定的性锭。為了獲得穩(wěn)定，碘-129衰變?yōu)殡?129草冈。因此，地幔柱狀地幔樣品中的氙同位素特征與巖芯-幔分離時期的碘的行為有直接關(guān)系哩俭。
利用鉆石安維爾細(xì)胞重建了地球核心與地幔分離的極端條件拳恋，杰克遜、菲和他們的同事——卡內(nèi)基的尼爾·貝內(nèi)特和芝雪·杜和史密森尼的伊麗莎白·科特雷爾——決定了碘是如何在金屬核和硅酸鹽地幔之間劃分的隙赁。他們還表明,如果新生的核心分開最深的地區(qū)地幔雖然仍在增長,那么這些地幔的口袋會擁有所需的化學(xué)解釋獨特的鎢和氙同位素簽名,提供這些口袋保持純粹的與其它地幔通過今天梆暖。
根據(jù)班納特的說法:“我們發(fā)現(xiàn)的關(guān)鍵行為是，在高壓和高溫下厚掷，碘開始溶解到核中级解。在這些極端條件下，碘和鉿勤哗，會對氙和鎢產(chǎn)生放射性衰變，顯示出相反的對成核金屬的偏好豁延。這種行為會導(dǎo)致與熱點相關(guān)的獨特同位素特征。
研究小組的計算還預(yù)測苔可，鎢和氙同位素特征應(yīng)該與地幔的致密部分有關(guān)袋狞。
杰克遜解釋說:“就像餅干面糊里的巧克力脆片一樣，這些厚重的衣袋將會非常困難地翻動苟鸯，這可能是將他們的古代鎢和氙同位素印記保留到現(xiàn)代的一個關(guān)鍵因素⊥迓”
“更令人興奮的是砌梆，有越來越多的地球物理證據(jù)表明，地幔實際上有密集的區(qū)域桃序，位于核心之上钠绍，即所謂的超低速度區(qū)和大的低剪切速度區(qū)》乇龋”這項工作將這些觀察聯(lián)系在一起∥滤悖“這里開發(fā)的方法也為直接研究深層地球過程提供了新的機會注竿。”
這項工作得到了國家科學(xué)基金會巩割、卡內(nèi)基科學(xué)研究所和史密森學(xué)會的支持。
