2017.10.01.

Hova lett a földi arany és ezüst? A választ a bolygó kialakulása rejti!

Bolygónkon csekély arányban találhatóak meg a közepesen illékony elemek (ezek 690°K -1300°K közti hőmérsékleten kondenzálódnak), amelyek bizonyos meteoritokban jóval nagyobb mértékben vannak jelen – számos fém ilyen, köztük az arany és az ezüst is. (A periódusos rendszer ábráján zöld színnel jelöltek a közepesen illékonyak.) Két, a Nature-ben szeptember 27-én megjelent kutatás is foglalkozik a témával.
A Bristoli Egyetem kutatói a Földhöz és a Marshoz hasonló kőzetbolygók keletkezésével kapcsolatban vizsgálódtak, e kutatásból derült ki az is, hogy mi történt az aranyunkkal és az ezüstünkkel. Földi kőzetek, valamint a Marsról és a Vesta-ról származó meteoritok összetevőinek arányait vizsgálták és hasonlították össze ősi kondritok (a Naprendszer születése körüli időkből származó kőmeteoritok) elemarányaival.
A vizsgálat fő tárgyát a magnézium izotóparánya képezte, és a kérdés az volt, hogy a kőzetbolygók a mai állapotukban születtek-e, avagy az idők folyamán fokozatosan alakult ki jelenlegi összetételük. Két fő elmélet vetekedett a magyarázatért: egyik szerint azért kevés belső kőzetbolygókban az illékony elem és sok szilikát valamint egyes fémek, mert már a Naprendszer kialakulásakor a belsőbb régiókban ezek az arányok álltak fenn; a másik elmélet szerint viszont a kezdetben hasonló összetételi arányok folyamatosan változtak a bolygócsírák és a fiatal bolygók ütközései, becsapódásai hatására.

Az Oxfordi Egyetem kutatói végezték el azt a kísérletsorozatot, laboratóriumban utánozták le azokat a körülményeket, amelyek a bolygók kialakulásakor a másik égitestek becsapódásai-ütközései során fellépnek. Ehhez speciális keverőkemencében 1500°C-ra forrósítottak fel kiindulásként földi bazaltkőzeteket, s ehhez különféle olyan elemeket adagoltak hozzá, hogy a Naprendszer kialakulása során fennállt elemarányokat elérjék – eztán alaposan megkeverték az olvadékot, lehűtötték, majd megbizonyosodtak róla, hogy a keverék mindenütt azonos arányokban tartalmazza az elemeket, majd kiadagolták kisebb méretű darabokra. Ezeket a kisebb darabokat azután egyenként eltérő hőmérsékletűre hevítették és közben keverték, különböző eltelt időközönként mintát vettek belőle, majd ezek összetételarányát vizsgálták. Ekkor derült ki, hogy a bolygók kialakulása során hogyan vesznek el az egyes elemek – s miként alakul ki a bolygók végleges összetétele.

A két kutatásból és a kísérletekből kiderült, hogy a fiatal kőzetbolygók ezen folyamatok során eredetileg meglévő tömegüknek kb. 40%-át elveszítették – így alakult ki az is, hogy jelenleg a magnézium nehezebb izotópjaiból arányában több található a Földön (Marson, Vesta-n), mint az ősi kondritokban. A kísérletek és elemzések azonban azt is felfedték, hogy a közepesen illékony elemek jelentős része is elpárolgott ezekről az égitestekről a becsapódások során – így az ezüst és az arany is.

Mindkét tanulmány azt az elméletet erősíti meg, hogy a kőzetbolygók kialakulása során az elemek aránya nem az akkréciós korongban eredetileg fennálló körülmények, hanem az ütközések és becsapódások hatására vált a jelenlegivé.

A bolygókeletkezés során persze nemcsak a Naprendszerben játszottak szerepet e folyamatok, hanem minden valószínűség szerint a más csillagok körül kialakuló bolygók születésében is, így az elemek arányából ezen exobolygók esetében képet kaphatunk majd a kialakulásuk történetéről is.

Eredeti cikkek és kapcsolódó anyagok az alábbi linkeken elérhetők:
Universe Today, Nature 1,  Nature 2, ELTE

Fordította: Landy-Gyebnár Mónika
(További fordítások a szerzőtől facebookon:  Égen – Földön – Föld alatt)

Nincs még értékelés

Értékelés

About the Author: