Meteority umožňují získat poznatky o spodních vrstvách zemského pláště

17. 1. 2020

Hluboko pod povrchem Země leží silná kamenná vrstva zvaná plášť, která tvoří většinu objemu naší planety. I když zemský plášť se pro lidi nachází příliš hluboko, než aby ho mohli přímo pozorovat, některé meteority přece umožňují něco o něm zjistit.

Ve studii nedávno publikované časopisem Science Advances mezinárodní tým zahrnující Sanga_Heona Dan Shima a Thomase Sharpa z Arizona State University dokončil komplexní analýzu ""šokového meteoritu" (který byl vystaven vysokým tlakům a teplotám během dopadu) a získal nový vhled do podmínek ve spodních vrstvách zemského pláště.

Pro účely této studie hlavní autor Luca Bindi z univerzity ve Florencii, Shin, Sharp a Sien-te Sie z Kuang-čouského geochemického institutu v Číně zkoumali vzorek meteoritů zvaných Suej-čou.

"Suej-čou byl pro analýzu našeho týmu ideální meteorit," vysvětluje Shim, který se specializuje na využití experimentů s velkým tlakem při studiu zemského pláště. "Poskytl našemu týmu vzorky přírodních vysokotlakých minerálů jako jsou ty, o nichž si myslíme, že tvoří spodní vrstvy zemského pláště."

Meteorit Suej-čou spadl v roce 1986 v provincii Chu-pej v Číně. Bezprostředně poté skupina vědců dokázala nalézt místo dopadu a odebrat vzorky. "Byl to pozorovaný pád," vysvětluje Sharp, který se specializuje na studium šokových meteoritů, aby pochopil šok a impakt v solárním systému. "Takže na Zemi neutrpěl žádným chemickým zvětráváním a tak nedošlo ke změně železa."

Vzorek meteoritu použitého při studii obsahuje specifický silikát nazývaný "bridgmanit". Ten je považován za dominantní materiál ve spodní části pláště a tvoří asi 38 % objemu naší planety. Poprvé byl objeven v šokovém meteoritu Tenham v roce 2014.

I když se dříve mělo za to, že zejména v zemském jádru existuje kovové železo, asi před 15 lety vědci v laboratoři zjistili, že železo v bridgmanitu může prodělat samooxidaci, kterou vzniká právě kovové železo.

Chemický proces zvaný disproporcionace nábojů ("charge disproportionation") probíhá tak, že atomy si mezi sebou redistribuují elektrony a produkují přitom dvě nebo tři kationtové formy s různými oxidačními stavy. V tomto případě se některé ionty Fe(II) v bridgmanitu mění na Fe(III) a Fe(0), přičemž posledně uvedená forma tvoří kovové železo.

Zůstávalo však otázkou, zda se tento proces může opravdu vyskytovat i v přírodě.

S využitím elektronového mikroskopu a spektroskopie výzkumníci dokázali provést sadu komplexních analýz meteoritu v měřítku nanometrů.

Přitom vědci zjistili, že nanočástice kovového železa koexistují s bridgmanitem ve vzorku šokového meteoritu, což znamená první přímý důkaz přirozené reakce typu disproporcionace nábojů.

I když víme, že horní vrstva zemského pláště je více oxidovaná než u jiných planet a že tyto podmínky mohou být spojeny s náhlým nárůstem obsahu kyslíku v atmosféře před 2,5 miliardami let, dosud ještě nevíme, jak přesně k oxidaci pláště došlo.

"Je možné, že když materiály ze spodní vrstvy pláště jsou konvekcí transportovány do vrstvy horní, došlo by ke ztrátě kovového železa a oxidované železo v bridgmanitu by způsobilo více oxidující podmínky v horní vrstvě pláště," říká Shim.

"Náš objev poskytuje možné vysvětlení více oxidujících podmínek v horní vrstvě zemského pláště a podporuje myšlenku, že vnitřní hlubinné procesy mohly přispívat k velkému okysličování na povrchu."

Podrobnosti v angličtině: ZDE

0
Vytisknout
2444

Diskuse

Obsah vydání | 21. 1. 2020