物质的“隐藏磁通”可能有助于解释地球的起源

这位艺术家的渲染显示了一个太阳系，这是我们自己的年轻版本。尘土飞扬的磁盘，就像这里呈现的那个星星，被认为是行星的育种场所，包括像地球这样的岩石。图像：NASA / JPL-加州理工学院

麻省理工学院的科学家们已经发现了地球地幔中的材料深处的“隐藏的助焊剂”，这将使地球的整体组成更类似于陨石的整体组成，支持地球从小行星的碰撞产生的理论。

它普遍认为地球从暴力起源中出现：大约45亿年前，在阳光下围绕太阳的巨大椎间盘和尘土盘旋的玛尔斯特罗姆，聚集在岩石丛中形成小行星。这些小行星，获得动力，围绕着刚刚泼粼粼的太阳系旋转，反复粉碎彼此以产生更大的瓦砾体 - 最大的碎石体最终被冷却以形成行星。

无数的理论，模拟和地质观察支持这种情况。但仍有一个挥之不去的神秘面纱：如果地球从小行星的碰撞中出现，其组成应该类似于菱形，从小星脱落的小颗粒。

但到目前为止，科学家们已经发现，非常简单，有些东西不会加起来：即，地球的地幔 - 地球地壳和核心之间的层缺少陨石中发现的铅，其组成在与地球的影响下进行分析。

大部分地球由具有高比例的岩石与铀的岩石（铀天然腐烂随时间越来越多）。然而，根据行星演化的标准理论，地球应该在其内部的内部覆盖披风的岩石储层，铀的铅与铅，以匹配陨石的组成。但这样的水库尚未被发现 - 一种让地球起源朦胧的细节。

现在，麻省理工学院的地球部门，大气和行星科学的研究人员已经确定了地球地幔中材料的“隐藏的助焊剂”，这将使地球的整体组成与陨石的整体组成更类似于陨石。该水库可能采用极其密集的引线岩石的形式，该岩石在岛屿弧下面结晶，在构造板的边界上升的火山串。

作为两个巨大的板互相推动，一个板电平，或滑动，在另一个板上，将材料从外壳推入地幔中。与此同时，来自地幔的熔融材料上升到外壳，并通过火山喷射到地球表面上。

根据MIT研究人员的观察和计算，这一上升岩浆的70％在致密的岩石上结晶，引领致密，回到壁炉上，在那里它仍然相对不受干扰。他们说，引线重助焊剂将地球的地幔组成与陨石相提并论。

“现在我们知道这一助焊剂的组成，我们可以计算出那些从地壳的底部落入地幔的那些东西的吨，所以很可能是一个重要的水库，”地质助理教授奥利弗·贾古茨说：“Oliver Jagoutz说在麻省理工学院。“这对理解地球如何通过历史演变而言，这有很多含义。”

JAGOUTZ和他的苏黎世瑞士联邦理工学院的同事马克斯施密特在地球和行星科学信中发表的论文中详细介绍了他们的结果。

露面的披风

测量掉入地幔的材料的组成是几乎不可能的任务。JAGOUTZ估计，这种密集的岩石将形成在表面以下40至50公里的深度，超出传统采样技术的范围。

然而，地球上的一个地方在地壳和地幔的深度暴露的地方：巴基斯坦北部的一个地区称为kohistan弧。在这两块板块碰撞时，这座岛屿弧被印度和亚洲之间被粉碎了。

“当印度进来时，它撞到了弧线，弧形伸展并自动旋转，”Jagoutz说。“因为这一点，我们现在有一个地幔到地壳过渡的横截面。这是地球上唯一存在的地方。“

在2000年至2007年的各种旅行中，Jagoutz穿过奎斯坦弧区，从弧形地壳和地幔的各个部分收集岩石。让他们回到实验室，他分析了岩石的密度和组成，发现有些是“密度不稳定” - 比地幔更密集。这些密度岩石可能会沉入地幔中，创造隐藏的水库。

加入小行星起源

研究人员测量了岩石的组成，发现密集岩体含有比铀更多的铅 - 恰好预测物料缺失的储层预测的比率。然后jagoutz进行了大量平衡（简单的群众储存），以确定基于该地区的地壳，岩石和地幔的组成：基本上，克洛斯坦弧的质量，减去任何材料落入地幔中，应该等于拆开地幔的材料。

Jagoutz和Schmidt解决了10个常见元素的等式。从他们的计算来看，他们发现从地幔上升的70％的岩浆必须最终掉下来，相对较重。将这一统计数据应用于世界上的其他岛屿 - 如Andean火山腰带和级联范围 - 他们发现将落入地幔的材料量全球等于所谓的丢失水库的组成和数量 - 一个发现表明地球确实形成了陨石的碰撞。

布鲁斯巴菲特是伯克利加州大学的地球大学教授和行星科学教授说，在密集的岩石中的地幔中说了一个隐藏的水库是“有趣和可言论”，但他指出还有其他竞争理论。例如，海底俯冲到地幔中可能有助于未知的材料。同样，材料可以从大岩浆海洋的冷却和凝固形成。

“桌面上有各种各样的选择来解释我们在地幔底部检测的复杂结构，”巴菲特说，他不参与研究。“[JAGOUTZ] IDEA的有吸引力的方面是它具有可测试的后果。这是如何取得进展。“

“如果我们是对的，我们有一个问题是：为什么地球能够隐藏我们的东西？为什么没有火山会带来这些岩石？“jagoutz增加了。“你认为它会回来，但它没有。它实际上很有趣。“

出版物：O. Jagoutza＆M.W.施密特，“大陆地壳的创造补充的组成和对弧线的势态重新评估，”地球和行星科学信件，2013年6月371-372，第177-190页; DOI：10.1016 / J.EPSL.2013.03.051

图像：NASA / JPL-加州理工学院

经MIT新闻许可转载