https://bodybydarwin.com
Slider Image

Dybt inde i jordens kerne, ledetråde om dens mystiske fødsel

2021

Vi har vidst i over et halvt århundrede, at Jorden er 4, 5 milliarder år gammel, men for mennesker som University of California, Davis geolog Qing-zhu Yin, er dette nummer bare ikke godt nok - de er nødt til at bestemme, hvilket ciffer der kommer efter '5'. Yin har brugt de sidste femten år på at finde ud af, nøjagtigt, hvordan vores solsystem dannede sig - hvordan en stor kaotisk skive af støv og gas over et tidsrum på nogle titusinder af år forvandlede sig til otte planeter i en ordentlig bane omkring en central stjerne.

Forskere er kommet med et par versioner af historien: I en version opstod Jorden fra en æra med meteoriske sammenstød så intens, at hele planeten i første omgang var et sfærisk magmahav. I en anden version blev processen mere trukket ud - Jorden var en stenet mini-planet, hvor hvert ti million år eller deromkring, noget på størrelse med Mars smækkede ind i det og satte sig fast, indtil alle Mars-objekter enten havde kollideret eller - i tilfælde af Mars selv - afviklet i en egen bane. Men for at finde ud af, hvilken version af historien der er rigtig, er de nødt til at vide, hvor længe æraen med ultra-voldelige planetariske kollisioner varede, ned til en præcision på titusinder af millioner år; med andre ord, de er nødt til at løse Jordens historie til endnu et decimal.

Hemmeligheden bag Jordens nøjagtige alder ligger i planetens ældste klipper. Forskere kan beregne en omtrentlig alder på disse klipper ved at måle mængden af ​​to isotoper, uran-238 og bly-206, klipperne indeholder. Fordi uran-238 nedbrydes til bly-206 med en forudsigelig hastighed, fortæller forholdet mellem de to isotoper forskerne om, hvor længe klipperne har været. Men der er en fangst: For at finde ud af, hvad den relative andel virkelig fortæller os, skal forskere vide nøjagtigt, hvor meget af hver der var til at begynde med. Og for at finde ud af det, er de nødt til at vide, hvor meget uran-238 og bly-206 der er, ikke kun i klipperne ved jordoverfladen, men også i den underliggende mantel og - her er den vanskelige del - i helt uopnåelig, uoprettelig kerne.

En gang i tiden var sammensætningen af ​​Jordens indre kerne et løst mysterium. Tidligere i 1930'erne og 1940'erne var sammensætningen af ​​Jordens indre kerne et løst mysterium: Seismologer brugte data fra jordskælvbølger, der passerede gennem planeten for at bestemme at planetens centrum var lavet af massivt metal, omgivet af en tyk halvflydende ydre kerne. I mellemtiden brugte geologer meteoritter som en fuldmagt til jordens massesammensætning og bestemte, at planetens ydre lag manglede en hel del jern og nikkel. Den logiske konklusion var, at Jordens indre kerne var lavet af jern og nikkel.

Hvis denne konklusion havde fundet, ville forskere kunne udlede mængden af ​​bly og uran i kernen baseret på egenskaberne ved jern og nikkel. Men i 1950'erne afslørede målinger af kernens tyngdekraft, at Jordens centrum ikke var tæt nok til at være fremstillet af jern og nikkel alene.

"Vi vidste, at vi havde brug for nogle lettere elementer for at redegøre for tæthedsunderskuddet siger Yin. Det tog ikke videnskabsmænd lang tid at komme med en liste over mulige mistænkte, da elementerne skulle være relativt rigelige i solsystemet." Så det udelukker ting som lithium, beryllium og bor siger Yin og efterlader ilt, silicium, magnesium, svovl, kulstof, fosfor, nitrogen. "

Men at indsnævre tingene forbi den korte liste var ikke så let: den indre kerne fjerntliggende indstilling og ekstreme temperaturer og pres gjorde det praktisk talt umuligt at gennemføre nyttige observationer eller eksperimenter for at finde ud af, hvilke elementer der ville have været i, og hvilke der ville blive presset ind i kappen.

"Så det gør computersimuleringer praktisk, siger Yin. Indtil for nylig havde computere simpelthen ikke nok strøm til at køre den form for komplekse beregninger, der er nødvendige for at simulere den indre kerne på atomniveau. Men nu er computerkraften i en tilstand, hvor vi kan gør noget fornuftigt. "

Yin og hans kollega ved det kinesiske videnskabsakademi gennemførte et eksperiment på en 500-kerne supercomputer i tre måneder for at bestemme, hvilke elementer der er i den indre kerne, og i hvilken mængde. De var især interesserede i at måle kulstof, et element, hvis tilstedeværelse i kernen er forbundet med en lavere andel bly. Jo mere kulstofin der findes, jo mindre bly er der sandsynligvis i kernen, og jo mindre bly der er, jo ældre er Jorden.

Holdets resultater hidtil antyder, at kulstof kun har en lille del af kernen - noget mindre end 1 vægtprocent. I forhold til resten af ​​Jorden er det stadig meget kulstof - det er mere end i hele resten af ​​planeten kombineret - men det er en lille brøkdel af de lettere elementer i kernen.

Indtil videre understøtter resultaterne den korte version af Jordens skabelseshistorie - ideen om, at en solid jord dannede sig så tidligt som 30 millioner år efter solsystemets fødsel, og at Jorden voksede i pasform og start, en stor indflydelse på en gang i løbet af de næste hundrede millioner år.

Ved at bruge stadig stærkere supercomputere får Yin, hans kolleger og andre geologer et greb om, hvordan man udfylder emnet til højre for det 5 .

At opbygge god mobilnavigation er super hårdt.  Så hvorfor prøver Uber det?

At opbygge god mobilnavigation er super hårdt. Så hvorfor prøver Uber det?

Wifi-puder og smarte hårbørster gør CES til en botnet-drøm

Wifi-puder og smarte hårbørster gør CES til en botnet-drøm

Slanke, kødfulde læber, der drypper af snørr, hjælper disse fisk med at spise stikkende koraller

Slanke, kødfulde læber, der drypper af snørr, hjælper disse fisk med at spise stikkende koraller