Dalam masa kecilnya, Bumi mungkin telah menelan sebuah planet yang serupa dengan Mercury, tetapi lebih besar. Hidangan awal ini dapat menjelaskan susunan lapisan-lapisan bumi yang membingungkan, dan ia boleh menyumbang kepada medan magnet yang menjadikan kehidupan di sini mungkin.
Kandungan Terkait
- Magnesium yang Humble Dapat Menguatkan Bidang Magnetik Bumi
- Medan magnet bumi adalah sekurang-kurangnya empat bilion tahun
- Hujan Logam Boleh Menjelaskan Mengapa Bumi Diperbuat Daripada Bahan Berbeza Daripada Bulan
"Kami fikir kami boleh memukul dua burung ini dengan satu batu, " kata Bernard Wood, ahli geokimia di Universiti Oxford yang melaporkan idea minggu ini dalam jurnal Nature.
Jika kelihatannya luar biasa bahawa pada tahun 2015 kita masih tidak tahu bagaimana dunia kita terbentuk, pertimbangkan betapa sukarnya untuk mengintip di pedalamannya. Penggerudian yang paling lama dan paling keras belum dibuat tidak dapat melampaui kerak luar nipis bumi. Saluran semula jadi dari batu panas membantu membawa bahan-bahan ke permukaan dari lapisan mantel yang lebih mendalam bagi kita untuk belajar, tetapi walaupun lajur ini, beratus-ratus batu panjang, kelihatan cetek apabila kita memikirkan pusat planet lebih daripada 3, 700 batu di bawah kita. Oleh sebab itu, sejarah bumi adalah agak seperti cuba menebak bagaimana kek dipanggang dengan merasakan lapisan gula dan mungkin beberapa serbuk yang tersasar. Terdapat banyak ruang untuk bukti baru dan idea baru.
"Ia adalah masa yang menarik untuk berada di lapangan, " kata ahli geokimia Richard Carlson dari Institusi Carnegie Washington. "Banyak perkara yang keluar dari kajian di dalam Bumi yang kita tidak faham dengan baik."
Pandangan tradisional tentang bagaimana bumi datang bersama-sama dengan puing-puing angkasa lepas. Batu-batu yang menyerupai meteor batu-batu yang masih hujan pada kami hari ini menyala bersama-sama ke bahagian yang lebih besar. Squeezed, pummeled dan dipanaskan, timbunan puing runtuh yang akhirnya cair dan kemudian disejukkan, membentuk lapisan perlahan-lahan selama berbilion tahun. Ketumpatan geologi yang dikaji pada tahun 1980-an membantu membuktikan cerita ini. Dengan pengecualian logam tertentu seperti besi, yang kebanyakannya dianggap telah tenggelam ke teras Bumi, batu-batu daratan kelihatannya dibuat daripada bahan yang sama seperti chondrite, kumpulan meteor yang berbatu.
Kemudian kira-kira satu dekad yang lalu, Carlson mendapati ruang untuk keraguan, selepas membandingkan batuan Bumi dan batuan ruang menggunakan instrumen yang lebih baik. Pasukannya menyiasat dua elemen langka dengan nama-nama yang luar biasa dan personaliti magnetik: neodymium, bahan dalam magnet yang digunakan dalam kereta hibrid dan turbin angin besar, dan samarium, yang biasa terdapat pada magnet fon kepala. Sampel terestrial terkandung kurang neodymium relatif terhadap samarium daripada chondrites, para penyelidik mendapati.
Perbezaan kecil ini hanya beberapa peratus masih sukar dijelaskan. Mungkin, Carlson berspekulasi, lapisan penyejukan Bumi yang terbentuk jauh lebih cepat daripada yang difikirkan sebelumnya, dalam berpuluh-puluh juta tahun dan bukan berbilion-bilion. Lapisan atas yang terbentuk dengan cepat akan habis dalam neodymium, seimbang dengan lapisan yang lebih rendah yang menyembunyikan elemen yang hilang dalam mantel. Walau bagaimanapun, tiada bukti telah ditemui dalam takungan rahsia ini. Kecenderungan untuk tetap tegar di kedalaman sulit dijelaskan, memandangkan mantel berpura-pura seperti sup mendidih, sering membawa bahan-bahannya ke permukaan sambil menciptakan gunung berapi. Dan jika bulan dilahirkan apabila tubuh planet ditumbuk ke Bumi, seperti yang biasa dipikirkan, peleburan yang disebabkan oleh kesan itu harus mencampurkan takungan kembali ke dalam mantel.
Daripada cuba menyumbang neodymium tersembunyi, kumpulan saintis kedua datang dengan cara untuk menyingkirkannya. Mereka membayangkan kerak yang diperkaya di neodymium yang tumbuh di atas batu-batu chondrit yang mana Bumi dibuat. Perlanggaran di antara benda-benda ini boleh mengikis banyak lapisan luar ini, menjadikan neodymium lebih jarang.
Tetapi ada masalah dengan pandangan ini juga. Tiada meteorit yang pernah ditemui dengan komposisi yang serupa dengan puing-puing yang terkikis. Juga, kulit yang dilepaskan itu akan membawa banyak haba bumi. Uranium, torium dan bahan radioaktif lain, yang kita tahu bertanggungjawab terhadap haba planet kita, juga akan berakhir di lapisan yang dikeluarkan.
"Sekitar 40 peratus unsur penghasil haba bumi akan hilang ke angkasa, " kata Ian Campbell, ahli geokimia di Universiti Nasional Australia.
Berharap untuk berpegang pada unsur-unsur kritikal ini, Wood memutuskan untuk mengubah tatanan kimia Bumi pada masa mudanya. Dia mengambil inspirasi dari salah satu planet asing dalam sistem suria kita: Mercury. Secara kimia, planet yang paling dekat dengan matahari adalah tempat neraka yang penuh dengan belerang yang sebenarnya, dikenali sebagai sains moden seperti belerang. Bagaimana bentuk lapisan di Bumi muda jika planet kelihatan lebih seperti Mercury? Untuk menjawab soalan ini, Wood menambahkan belerang ke campuran unsur-unsur yang dimaksudkan untuk mensimulasikan komposisi Bumi primitif. Dia memasak planet-planet palsu di suhu sebagai panas sebagai bahan bakar jet terbakar dan menumbuk mereka dengan omboh untuk menekan sekitar 15, 000 kali di dalam periuk tekanan isi rumah biasa.
Dosed dengan cukup belerang, dunia proto kecil yang dikebumikan neodymium kerana mereka membentuk lapisan-bukan di mantel palsu mereka, tetapi masih dalam teras palsu. Neodymium terperangkap di teras untuk kebaikan boleh mengandaikan anomali Carlson. Ini belerang tambahan boleh datang dari objek seperti Mercury yang melanda bumi yang semakin awal, mungkin juga objek yang sama telah membentuk bulan, mencadangkan Wood.
"Kami memerlukan badan 20 hingga 40 peratus saiz Bumi." Ia juga mungkin bahawa Bumi tumbuh pada awal dari kernel yang dibuat bukan dari chondrites tetapi dari reruntuhan ruang lain yang kaya dengan belerang. Sama ada jalan cerita kosmik ini boleh menetapkan peringkat untuk kebangkitan hidup di Bumi. Itu kerana sulfur juga akan membantu menarik uranium dan torium ke dalam inti. Haba tambahan dari unsur-unsur radioaktif ini dapat membantu merapatkan bahagian luar inti, dan pergerakan logam cair yang kuat ini dipertimbangkan untuk menimbulkan arus yang seterusnya menghasilkan medan magnet bumi.
Satu ilustrasi (tidak skala) matahari dan interaksi dengan medan magnet bumi. (NASA Goddard Space Flight Centre) Tanpa daya tarikan, penyu laut dan kapten laut tidak dapat menavigasi atau bahkan wujud. Kehidupan tidak akan mungkin di permukaan planet tanpa perlindungan medan menyediakan terhadap zarah tenaga tinggi yang mengalir keluar dari matahari.
Rakan-rakan Wood menggambarkan teorinya sebagai munasabah. Tetapi seperti kisah asal lain yang telah ditulis dalam beberapa tahun kebelakangan tentang Bumi, ia jauh dari definitif. Untuk satu perkara, suhu dan tekanan yang dicapai dalam eksperimen, yang melampau kerana mereka, jatuh jauh dari keadaan di dalam proto-Earth. Untuk yang lain, kajian tentang bagaimana gempa bergerak melalui pedalaman di planet ini telah meletakkan batasan tentang bagaimana cahaya teras itu dapat, dan lambakan banyak belerang di tengah-tengah planet itu boleh meletakkan teras yang tidak selesa dengan had tersebut.
Untuk menguatkan kesnya, Wood merancang untuk mengukur jadual berkala untuk unsur-unsur lain dengan banyak misteri yang boleh dijelaskan dengan menambahkan belerang ke campuran primordial. Memandangkan sejarah bidang itu, ia akan mengambil banyak perkara untuk meyakinkan para skeptis seperti Bill McDonough, ahli geokimia di Universiti Maryland. "Saya meletakkan idea ini di bawah 50 peratus peluang untuk menjadi betul, " katanya .
