2,5 milliárd éve szivárog a Föld magja, és nem tudjuk, miért

A kutatók már évtizedek óta vitatkoznak azon, hogy áramlik-e anyag a Föld mélyének rétegei, a földmag és a földköpeny között. Egy új tanulmány eldöntheti a kérdést: kanadai kutatók megállapították, hogy a mag 2,5 milliárd éve szivárogtat köpenyhőoszlopokon keresztül, és ennek az anyagnak egy része a felszínre is eljut – írja a Live Science.

Az anyagáramlás azonosításához a magban nagy mennyiségben megtalálható volfrámot, pontosabban annak 182W és 184W izotópjait hívták segítségül. Illetve egy másik elemet, a hafniumot, amelyből pedig a köpenyben van sok, és a 8,9 millió éves felezési idejű 182Hf izotópja 182W izotóppá bomlik. A kutatók ezért azt feltételezték, hogy a köpenyben ebből a 182-es volfrámizotópból a köpenyben többnek kellene lennie, mint a magban. Így a mag és a köpeny közötti anyagáramlás feltérképezésében segíthet a 182-es és a 184-es volfrámizotóp arányának, illetve az arányuk változásának meghatározása.

Mivel a 2900 kilométeres mélységben kezdődő mag közvetlenül hozzáférhetetlen, az izotópok mennyiségét a köpenyhőoszlopokon a felszínre jutott óceáni szigeti bazalt kőzetekben mérték meg a világ három pontján: a Pilbara ősföldnél, Réunionnél és a Kerguelen-szigeteknél.

Az eredményekből az tűnt ki, hogy a Föld története során nagy változás következett be a volfrámizotópok arányában: a legősibb kőzetekben magasabb a 182W aránya, mint a legtöbb modern koriban. Ebből a kutatók arra következtetnek, hogy a volfrám hosszú ideje szivárog a magból a köpenybe. De nem volt ez mindig így: a Föld 4,5 milliárd éves, de 2,7 milliárd évvel ezelőttig nem nagyon volt anyagmozgás. Az elmúlt 2,5 milliárd évben viszont jelentős változás következett be.

Ennek a változásnak az okát egyelőre a kutatók is csak találgatják. Két elképzelésük van arról, mi okozhatja a volfrámizotópok arányának változását:

• Lehetséges, hogy a felszínről származó anyagok leszivárognak a köpeny alsó rétegeibe, a mag-köpeny határ közelébe, ahol a magas oxigéntartalmuk olyan folyamatot indít be, amely hatására a mag volfrámtartalma kiválik és felszivárog a köpenybe.
• A másik lehetőség, hogy amikor a Föld keletkezése után a belső mag megszilárdult, a külső magnak megnőtt az oxigénkoncentrációja, és ez vezetett a volfrám megindulásához.

Ez utóbbi forgatókönyv esetében az anyagáramlás segíthet jobban megérteni magának a magnak az evolúcióját, így például a Föld mágnesességének kialakulását is.