FrontiersWczesne różnicowanie Ziemi

Narodziny i niemowlęctwo Ziemi było czasem głębokiego różnicowania obejmującego masywną wewnętrzną reorganizację w rdzeń, płaszcz i proto-skorupę, wszystko w ciągu kilkuset milionów lat od uformowania się Układu Słonecznego (t0). Fizyczne i izotopowe dowody wskazują, że tworzenie bogatych w żelazo rdzeni nastąpiło bardzo wcześnie w planetesimalach, budulcu proto-Ziemi, w ciągu około 3 milionów lat od t0. Końcowe etapy akrecji ziemskich planet obejmowały gwałtowne i niezwykle energetyczne gigantyczne zderzenia pomiędzy posegregowanymi w rdzeniach obiektami wielkości od Merkurego do Marsa oraz zarodkami planetarnymi. W konsekwencji ogrzewania przez zderzenia, wczesna Ziemia była czasami częściowo lub całkowicie stopiona, co zwiększyło prawdopodobieństwo wysokociśnieniowej i wysokotemperaturowej równowagi pomiędzy materiałami tworzącymi jądro i płaszcz. Krzemianowy płaszcz Ziemi harmonijnie posiada poziomy obfitości pierwiastków siderofilnych Ni i Co, które mogą być pogodzone przez zrównanie stopu żelaza i krzemianu w warunkach porównywalnych do tych oczekiwanych dla głębokiego oceanu magmowego. Zestalenie się głębokiego oceanu magmowego prawdopodobnie wiązało się z segregacją krystaliczno-stopową przy wysokich ciśnieniach, ale późniejsze konwekcyjne mieszanie płaszcza mogło w znacznym stopniu zatrzeć rodzące się warstwowanie. Jednak prymitywne skały górnego płaszcza najwyraźniej mają pewne niechondrytyczne proporcje głównych i śladowych pierwiastków refrakcyjnych litofilów, które mogą być wiarygodnie powiązane z wczesnym różnicowaniem płaszczowym ultra-wysokociśnieniowych faz płaszcza. Geochemiczne efekty frakcjonowania kryształów w głębokim oceanie magmy są częściowo ograniczone przez wysokociśnieniowe eksperymenty. Porównanie modeli składu prymitywnego konwekcyjnego płaszcza z masą krzemianową Ziemi generalnie dopuszcza, a być może sprzyja, 10-15% całkowitej frakcjonacji w głębokim płaszczu składającym się głównie z Mg-perowskitu i niewielkich, ale geochemicznie ważnych ilości Ca-perowskitu i ferroperiklazu. Długotrwała izolacja takiej krystalicznej kupy jest ogólnie zgodna z ograniczeniami izotopowymi dla zintegrowanych w czasie stosunków Sm/Nd i Lu/Hf we współczesnym górnym płaszczu i może tłumaczyć charakterystykę niektórych rezerwuarów izotopowych płaszcza. Chociaż wiele pozostaje do odkrycia na temat najwcześniejszego okresu formowania się Ziemi, zbieżność teoretycznych, fizycznych, izotopowych i geochemicznych argumentów zaczyna przynosić samozgodny portret młodej Ziemi.

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.