U ranoj dobi Zemlja je možda progutala planet sličan Merkuru, ali mnogo veći. Ovaj rani obrok mogao bi objasniti zbunjujuću šminku zemaljskih slojeva, a mogao bi objasniti magnetsko polje koje omogućuje život ovdje.
Povezani sadržaj
- Skromni magnezij mogao bi napajati magnetsko polje Zemlje
- Zemljino magnetsko polje staro je najmanje četiri milijarde godina
- Metalna kiša mogla bi objasniti zašto je Zemlja načinjena od drugačijih stvari od mjeseca
„Mislimo da možemo pogoditi ove dvije ptice jednim kamenom“, kaže Bernard Wood, geokemičar sa Sveučilišta u Oxfordu koji je ovaj tjedan o tome izvjestio u časopisu Nature.
Ako se čini nevjerojatnim da u 2015. godini još uvijek ne znamo kako se oblikovao naš svijet, razmislite koliko je teško zaviriti u njegovu unutrašnjost. Najduža, najtvrđa bušilica do sada napravljena ne može prijeći Zemljinu tanku vanjsku koru. Prirodni kanali od vruće stijene pomažu da izvuku materijale na površinu iz dubljeg sloja plašta za proučavanje, ali čak i ti stupovi dugi stotine kilometara izgledaju plitko kada pomislimo na centar planete više od 3700 milja ispod nas. Skupljanje Zemljine povijesti zato je pomalo nalik na pokušaj pogađanja kako se peče kolač kušajući glazuru i možda nekoliko zalutalih mrvica. Ima još puno prostora za nove dokaze i nove ideje.
"Uzbudljivo je vrijeme biti na terenu", kaže geokemičar Richard Carlson iz Carnegie Institucije u Washingtonu. "Mnogo stvari proizlazi iz studija duboke Zemlje koje ne razumijemo baš dobro."
Tradicionalni pogled na to kako se Zemlja spojila započinje nakupinom svemirskih krhotina. Stijene koje nalikuju kamenitim meteorima koji i danas padaju na nas padaju zajedno u sve veće komade. Stisnuta, napuhana i grijana, rastuća gomila ruševina na kraju se otopila, a zatim ohladila, formirajući slojeve polako tijekom milijardi godina. Geološke mrvice proučavane 1980-ih pomogle su potkrijepiti ovu priču. S izuzetkom određenih metala poput željeza, za koji se smatra da je većina potonula u Zemljinu jezgru, zemaljske stijene su se činile od sličnih stvari kao i hondriti, posebna skupina kamenih meteora.
Carlson je prije desetak godina našao mjesta sumnji, uspoređujući zemaljske stijene i svemirske stijene koristeći bolje instrumente. Njegov tim istražio je dva rijetka elementa s neobičnim imenima i magnetskim ličnostima: neodim, sastojak magneta koji se koristi u hibridnim automobilima i velikim vjetroturbinama, te samarij, uobičajen u magnetima za slušalice. Zemaljski uzorci sadržavali su manje neodima u odnosu na samarij nego hondriti, otkrili su istraživači.
Ovu malu odstupanje od samo nekoliko posto i dalje je teško objasniti. Možda je, nagađao Carlson, hladna Zemlja formirala slojeve mnogo brže nego što se prije mislilo, u desetinama milijuna godina, umjesto milijardi. Gornji sloj koji se brzo stvorio osiromašio bi se u neodimiju, uravnotežen donjim slojem koji je skrivio element koji nedostaje duboko u plaštu. Međutim, nisu pronađeni dokazi o tom tajnom rezervoaru. Njegova je tendencija da se tvrdoglavo zaglavi u dubini teško je objasniti, obzirom da plašt kruši poput vrenja juhe, često izvodeći svoje sastojke na površinu dok stvaraju vulkane. A ako bi se Mjesec rodio kad je planetarno tijelo provalilo u Zemlju, kao što se obično misli, taljenje uzrokovano tim utjecajem trebalo je miješati rezervoar natrag u plašt.
Umjesto da pokušaju objasniti skriveni neodim, druga skupina znanstvenika smislila je način da ga se riješi. Zamišljali su kore obogaćenu neodimom koji raste na kondritskim stijenama od kojih je napravljena Zemlja. Sudari ovih objekata mogli su otkinuti veći dio ovog vanjskog sloja, čineći neodimij rjeđim.
Ali postoje i problemi s tim pogledom. Nikada nisu pronađeni meteoriti s kompozicijama sličnim erodiranim krhotinama. Također, ta smrknuta koža odnijela bi sa sobom velik dio Zemljine topline. Uran, torij i drugi radioaktivni materijali za koje znamo da su odgovorni za toplinu našeg planeta također bi završili u uklonjenom sloju.
"Oko 40 posto elemenata koji proizvode toplinu na Zemlji izgubilo bi se u svemiru", kaže Ian Campbell, geokemičar s australskog nacionalnog sveučilišta.
U nadi da će se zadržati na tim kritičnim elementima, Wood je odlučio umiješati kemiju Zemlje u svojoj mladosti. Inspiraciju je uzeo s jednog od neznanijih planeta u našem Sunčevom sustavu: Merkura. Kemijski gledano, najbliža sunčevoj planeti je pakleno mjesto nabijeno stvarnim kamenčićima, modernoj znanosti poznato kao sumpor. Kako bi se slojevi formirali u mladoj Zemlji kada bi planet izgledao više kao Merkur? Da bi odgovorio na ovo pitanje, Wood je dodao sumpor smjesama elemenata koji su trebali simulirati sastav primitivne Zemlje. Kuhao je ismijane planete na temperaturama vrućim od paljenja mlaznog goriva i udario ih klipom kako bi se pritiskalo oko 15 000 puta više nego što je to slučaj u tipičnom štednjaku pod pritiskom u kućanstvu.
Dozirani s dovoljno sumpora, minijaturni proto-svjetovi zakopali su neodim, dok su formirali slojeve - ne u svojim lažnim plaštima, već još dublje u svojim lažnim jezgrama. Neodimij zarobljen u jezgri za dobro bi mogao objasniti Carlsonovu anomaliju. Taj dodatni sumpor mogao je poticati iz predmeta sličnog Merkura koji je rano pogodio rastuću Zemlju, možda čak i istog objekta za koji se smatralo da je formirao mjesec, sugerira Wood.
"Trebalo bi nam tijelo 20 do 40 posto veličine Zemlje." Također je moguće da je Zemlja porasla u startu iz jezgre načinjene ne od hondrita, već od ostalih svemirskih ruševina bogatih sumporom. Bilo kako bilo, ova bi kozmička priča mogla postaviti pozornicu za uspon života na Zemlji. To je zato što bi i sumpor mogao pomoći uvlačenju urana i torija u jezgru. Dodana toplina ovih radioaktivnih elemenata mogla bi pomoći pri savijanju vanjskog dijela jezgre, a smatra se da ovo snažno kretanje rastaljenog metala stvara struje koje zauzvrat stvaraju Zemljino magnetsko polje.
Ilustracija (a ne razmjera) sunca i njegove interakcije sa Zemljinim magnetskim poljem. (NASA Goddard Centar za svemirske letove) Bez magnetizma, morske kornjače i morski kapetani ne bi mogli ploviti - ili čak postojati. Život ne bi bio moguć na površini planete bez zaštite koju polje pruža od visokoenergetskih čestica koje istječu iz sunca.
Woodovi kolege njegovu teoriju opisuju kao vjerojatnu. No, kao i druge priče o podrijetlu koje su posljednjih godina napisane o Zemlji, daleko je od konačnog. Kao prvo, temperature i pritisci postignuti u eksperimentu, koliko god bili ekstremni, bili su daleko ispred uvjeta unutar proto-Zemlje. Kao drugo, studije kako zemljotresi putuju kroz unutrašnjost planeta postavile su ograničenja o tome koliko jezgra može biti svjetla, a izbacivanje puno sumpora u središte planeta moglo bi jezgru neugodno približiti tim granicama.
Kako bi ojačao svoj slučaj, Wood planira pregledati periodnu tablicu za ostale elemente s tajanstvenim obiljem, što bi se moglo objasniti dodavanjem sumpora u iskonsku mješavinu. S obzirom na povijest terena, trebat će puno da se uvjeri skepticima poput Billa McDonougha, geokemičara sa Sveučilišta u Marylandu. "Stavljam ovu ideju znatno ispod 50 posto šanse da bude u pravu", kaže on .
