Inti bumi "bocor

Selama 2, 5 miliar tahun, bahan nuklir terus memasuki mantel bumi

Selama 2, 5 miliar tahun, bahan nuklir telah masuk ke dalam mantel Bumi, seperti yang ditunjukkan oleh sebuah studi isotop. © Johannes Gerhardus Swanepoel / thinkstock
membacakan

Difusi merayap: Inti bumi tampaknya telah bocor selama sekitar 2, 5 miliar tahun - sejak itu, bahan nuklir terus-menerus bocor ke mantel Bumi. Para peneliti sekarang telah melacak "kebocoran" ini dengan menggunakan tingkat isotop tungsten yang diubah dalam batuan mantel. Analisis juga membuktikan bahwa inti Bumi masih padat di awal-awal planet ini. Menurut para ilmuwan, kebocoran itu pasti disebabkan oleh proses selanjutnya.

Inti Bumi adalah bagian yang menentukan dan penuh teka-teki dari planet kita. Hanya melalui kombinasi besi padat dan cair, bumi mendapatkan medan magnetnya, karena arus dalam inti luar cair mendorong geodynamo. Pada saat yang sama, panas inti Bumi menyediakan energi yang memungkinkan fenomena seperti lempeng tektonik, bulu mantel dan vulkanisme. Di sisi lain, salah satu misteri inti bumi adalah ketika inti dalam yang kokoh membeku.

Seberapa "padat" inti Bumi?

Tetapi ada pertanyaan lain yang terbuka: Apakah ada juga pertukaran materi antara mantel bumi dan inti bumi? Tampak jelas bahwa batas inti-mantel dicirikan oleh lompatan suhu yang besar dan zona transisi zona transisi yang dapat dideteksi dengan ketebalan 200 hingga 300 kilometer. Namun, sifat transisi ini, dan sejauh mana materi dari inti bumi menembus ke mantel bawah, masih dalam perselisihan.

"Kita tahu bahwa inti Bumi memiliki kimia khusus yang didominasi oleh besi dan nikel, serta unsur-unsur terlarut seperti tungsten, platinum dan emas, " jelas Hanika Rizo dari Universitas Carlton di Ottawa dan rekan-rekannya. "Oleh karena itu, unsur-unsur logam-afin seperti itu merupakan indikator yang baik dari jejak bahan inti di mantel." Namun, seseorang harus dapat membedakan apakah unsur-unsur ini benar-benar berasal dari inti atau setidaknya dari lapisan bumi yang lebih tinggi.

Isotop tungsten sebagai indikator

Itu bisa berhasil Rizo dan timnya sekarang. Untuk studi mereka, mereka telah mempelajari batuan yang berasal dari mantel bawah dan bocor pada waktu yang berbeda di gunung berapi hotspot sebagai lava. Para peneliti memfokuskan perhatian mereka secara khusus pada rasio dua isotop tungsten: 182W dan 184W. "Isotop tungsten ini bisa menjadi pelacak paling informatif untuk bahan inti karena cladding harus memiliki rasio 182W / 184W yang jauh lebih tinggi, " mereka menjelaskan. pameran

Alasannya: 90 persen tungsten bumi terkonsentrasi di inti bumi, karena logam ini di lapisan formasi interior bumi dengan unsur-unsur berat lainnya di inti dijatuhkan. Mantel Bumi, di sisi lain, awalnya mengandung banyak Haffnium-182, sebuah isotop yang telah sepenuhnya membusuk menjadi tungsten-182 dari waktu ke waktu. "Akibatnya, mantel sekarang memiliki kelebihan tungsten-182 dibandingkan dengan inti Bumi, " jelas para peneliti. Namun, dengan sekitar 200 bagian per juta (ppm) kecil dan sulit dideteksi.

Tetapi jika kelebihan ini hilang atau lebih lemah pada batuan mantel, ini bisa menunjukkan "kontaminasi" dengan bahan nuklir. Tepat setelah itu, Rizo dan timnya mencari sampel mereka.

Bocor selama 2, 5 miliar tahun

Faktanya, para peneliti sibuk. Pada sebagian sampel batuan dari mantel bawah, mereka mencatat kadar tungsten-182 yang sangat berkurang. "Ini menunjukkan bahwa bahan dari inti Bumi telah bocor ke dasar bulu mantel ini, " Rizo dan timnya melaporkan. Dengan demikian, batas kelongsong inti, setidaknya untuk elemen tungsten, bukanlah penghalang mutlak.

Namun, yang mengejutkan, "kebocoran" inti Bumi ini ternyata tidak selalu ada, seperti yang ditunjukkan oleh analisis. Karena dengan batuan mantel vulkanik dari waktu 2, 7 menjadi 4, 3 miliar tahun yang lalu, para ilmuwan tidak menemukan pengurangan proporsi tungsten-182. "Ini menunjukkan bahwa tidak ada atau sedikit sekali bahan nuklir yang diangkut ke dalam mantel selama waktu ini, " kata Rizo dan rekan-rekannya. Inti bumi karenanya telah "bocor" hanya sejak 2, 5 miliar tahun terakhir.

Kemungkinan proses yang dapat mempromosikan kebocoran bahan nuklir. Rizo et al. / Geokimia Perspektif Letters, CC-by-nd 4.0

Lempeng tektonik atau kristalisasi nuklir sebagai pemicu?

Tapi apa yang menyebabkan "kebocoran" ini sejak saat itu? Menurut para peneliti, lempeng tektonik dapat memainkan peran penting dalam hal ini. Tidak hanya memastikan pergerakan lempeng bumi, ia juga mengangkut batuan permukaan yang kaya oksigen ke mantel dalam melalui subduksi. "Eksperimen menunjukkan bahwa meningkatkan kadar oksigen pada batas inti-mental dapat mendorong transisi tungsten ke mantel, " jelas Rizo dan timnya.

Sebagai alternatif, bagaimanapun, kristalisasi inti dalam yang dimulai pada waktu itu dapat meningkatkan kadar oksigen pada batas inti. "Dalam hal itu, temuan kami juga akan mengungkapkan sesuatu tentang evolusi inti Bumi, " kata para peneliti. Karena inti bumi yang solid bisa lebih tua dari yang diharapkan. (Geokimia Perspektif Letters, 2019; doi: 10.7185 / geochemlet.1917)

Sumber: Percakapan, Perspektif Geokimia

- Nadja Podbregar