Gas mulia melarutkan teori atmosfera di udara

Cair dan gunung berapi tidak mencukupi untuk melepaskan argon

membaca dengan kuat

Bagaimanakah suasana dunia awal berlaku? Pada zaman awal planet ini, semua gas melarikan diri dari batu lebur itu, atau mereka 'tertangkap' di kedalaman ketika mereka perlahan-lahan didinginkan? Jawapan kepada soalan-soalan ini kini disediakan oleh analisis yang diterbitkan dalam "Alam" oleh para penyelidik Amerika yang mempelajari perilaku argon gas mulia dalam batu mantel. Hasilnya membantah sekurang-kurangnya salah satu daripada dua teori bersaing mengenai penyingkiran awal.

{1l}

Tidak lama selepas pembentukannya, bumi diliputi oleh lapisan berlumpur yang bercahaya yang mencapai kedalaman beberapa ratus kilometer. Apabila lapisan ini disejukkan, proses ini bermula di permukaan dan kemudian semakin mendalam. Tetapi apa yang berlaku kepada gas yang masih ada di bumi ketika lahir? Adakah mereka semua ditolak sekaligus semasa tahap lebur dan membentuk suasana primordial? Atau adakah masalah ini tidak sempurna, seperti yang diyakini oleh beberapa ahli geoscientis, dan beberapa gas kuno yang dipanggil telah terperangkap di dalam batu sehingga hari ini?

Sehingga baru-baru ini, hampir "tidak dapat diputuskan" di antara dua teori ini. Tetapi E. Bruce Watson dan rakan-rakannya dari pusat penyelidikan Rensselaer kini telah menemui bukti baru bahawa sekurang-kurangnya argon gas mulia masih terikat dalam mineral mantel. Ia juga bergerak jauh lebih perlahan dalam batuan daripada yang difikirkan sebelum ini dan bahkan aktiviti gunung berapi tidak mencukupi untuk mengeluarkan atom Argon dari "tempat berehat" mereka di mantel Bumi. Walau bagaimanapun, kehadiran berterusan gas sedemikian bertentangan dalam mana-mana hal teori pemergian lengkap dalam belia bumi dan mengesahkan bukannya "penangkapan" yang berterusan dari gas-gas di kedalaman.

"Untuk teori penyerapan yang mendalam menjadi betul, gas tertentu harus kekal di dalam tanah walaupun konveksi mantel dan gunung berapi, " jelas Watson. "Data kami menunjukkan bahawa argon sebenarnya terperangkap dalam mantel, walaupun pada suhu yang sangat tinggi. Ini menjadikan sukar bagi tanah bawah untuk menghilangkan jumlah argon yang berterusan yang dihasilkan oleh kerosakan radioaktif kalium. "

Gas penunjuk yang berharga

Argon dan gas mulia lain adalah gas penunjuk yang berharga bagi para penyelidik kerana mereka sangat stabil dan tidak berubah dalam jangka waktu yang panjang. Karbon dan oksigen, sebaliknya, sentiasa menyambungkan satu sama lain dan dengan unsur-unsur lain, dan kepekatan mereka adalah sukar difahami dalam jangka panjang. "Dengan mengukur kelakuan argon dalam galian, kita dapat memahami pembentukan atmosfera bumi dan memahami bagaimana dan jika penyingkiran selesai telah berlaku, " kata Watson. "Kami melihat dari hasil pertama kami bahawa akibatnya boleh menyebabkan keseronokan, jadi kami mahu berlipat ganda dan selamat tiga kali."

Para saintis memanas mineral magnesium silikat dari mantel Bumi dalam suasana argon, meniru suhu yang sangat tinggi di dalam Bumi. Mereka kemudian mengkaji sama ada dan berapa cepat atom argon berhijrah dari atmosfer ke dalam batu. Batu itu mengambil jumlah argon yang tidak dijangka, tetapi dalam kelajuan yang amat perlahan. "Oleh itu, kita tidak boleh lagi mengandaikan bahawa rantau shell cair secara automatik hilang semua argon dan akhirnya semua gas mulia lain, " jelas Watson.

Cuaca kerak atas memberikan argon

Tetapi jika letusan gunung berapi lebat dan kemudian bukanlah sumber argon, di mana satu peratus daripada gas mulia di atmosfer kita berasal? "Kami mencadangkan bahawa pembebasan argon ke atmosfera adalah disebabkan oleh pelapukan kerak atas dan bukan pencairan batu mantel, " kata penyelidik itu. "Kerangka lautan, sebagai contoh, sentiasa terkikis oleh air laut." Dan bagaimana dengan argon primeval yang terperangkap di kedalaman tanah berbilion tahun yang lalu? "Sebahagian daripadanya mungkin masih ada, " kata Watson.

Hasil-hasil baru ini juga membolehkan kita membuat kesimpulan dari planet kakak kita Mars dan Venus. Kerana kedua-duanya mempunyai batu mantel, yang menyerupai komposisi bumi. Ini juga akan membolehkan mereka membina semula bagaimana atmosfera masing-masing terbentuk. Kami perlu menimbang semula idea-idea kita tentang pembentukan atmosfera, menurut penyelidik Rensselaer. Mereka sekarang akan meneruskan analisis mereka dengan gas mulia yang lain untuk melanjutkan hasilnya.

(Institut Politeknik Rensselaer, 20.09.2007 - NPO)