Ny geokemisk forskning tyder på att befintliga teorier om bildandet av jorden kan ha fel. Tidigare, forskare trodde att det saknades zink i jordens kärna. Dock, forskare som undersöker hur zink (Zn) förhåller sig till svavel (S) under de förhållanden som fanns vid tidpunkten för jordens bildning för mer än 4 miljarder år sedan har funnit att det finns en betydande mängd Zn i jordens kärna. Detta innebär att jordens byggstenar måste skilja sig från vad man har tänkt sig. Arbetet presenteras vid Goldschmidts geokemikonferens i Paris.

Forskarna, från Institut de Physique du Globe de Paris (IPGP) smälta blandningar av järnrika metall- och silikatföreningar innehållande Zn och S vid höga temperaturer och tryck upp till 80 GPa och 4100K för att experimentellt simulera kärnmanteldifferentiering vid tidpunkten för jordens bildning. De mätte sedan hur dessa element fördelades (uppdelade) mellan kärnan och manteln i deras experiment. När de matade in sina resultat i datormodeller av jordens bildning, de fann att ingen av de kanoniska modellerna tillräckligt kan återge S/Zn-förhållandet för dagens mantel. Detta innebär att de nuvarande uppskattningarna av jordens sammansättning, inklusive dess kärna, måste modifieras; därför, teorier om bildandet av kärnan och manteln - dvs. jorden - kan också behöva ses över.

"De flesta teorier är baserade på att jorden är bildad av endast två typer av stenig meteorit, CI -kondriterna eller enstatitkondriterna. Dock, detta nya verk indikerar att jorden måste ha bildats från en mer S-fattig källa; när det gäller geokemin, den bästa kandidaten för detta material är de metallrika CH-kondriterna, "säger Brandon Mahan (Institut de Physique du Globe de Paris).

"CH -konditer klassificerades först 1985, och bara några dussin exempel har identifierats. De är rika på metalliskt järn och fattiga på lätt förångade element, vilket indikerar bildning vid mycket höga temperaturer, men de innehåller också några procent av vattenbärande mineraler, vilket paradoxalt nog indikerar låga temperaturer.

Detta innebär att CH -kondritterna - ungefär som jorden - har en mycket komplex bildningshistoria, som har gett dem funktioner från både extrema varma och kalla. Om resultaten är giltiga, detta indikerar att jordens byggstenar kan vara lite mer exotiska än man tidigare trott. Befintliga teorier om jordens bildning är till stor del baserade på geokemi. En av de stora geokemiska ledtrådarna till jordens bildning ligger i hur element som Zn och S i meteoriter associeras i ett relativt välkänt förhållande, vilket betyder att om du vet mängden Zn i en meteorit, du kan uppskatta mängden S.

"Vi bestämde oss för att testa om förhållandet var detsamma för den växande jorden som den är idag med hjälp av olika möjliga källmaterial, "sa Brandon Mahan." Vi fann att under förhållanden som liknar dem som uppskattades när jorden bildades, Zn har en tendens att fördelas mellan kärnan och manteln annorlunda än vi hade trott, dvs det kommer att finnas en betydande mängd av den bunden i jordens kärna. Baserat på tidigare modeller, om vi kan placera mer Zn i kärnan, sedan genom förening, du placerar mer S i kärnan också, mycket mer, faktiskt, än de flesta nuvarande observationer antyder. "

"De flesta ledande uppskattningarna begränsar mängden svavel i jordens kärna till cirka 2 procent, "säger Mahan." Om detta är sant, sedan använder de mest kända meteoriterna som källmaterial för jorden sätter S/Zn -förhållandet för manteln långt över nuvarande accepterade värden, eftersom för mycket S hamnar i manteln, vilket indikerar att jorden kanske inte kan tillverkas av något av solsystemets material som tidigare har föreslagits som dess källmaterial. Men om jordens byggstenar var något som CH -kondriterna, detta kan ge oss en jord som liknar den vi ser idag. "