Etwa 3.000 Kilometer (1.864 Meilen) unter unseren Füßen liegt eine mysteriöse Materialansammlung namens D-Schicht, deren Verklumpung Wissenschaftler seit langem fasziniert.
Diese Schicht, die stellenweise dünn und an anderen Stellen dick ist, könnte sich aus einem alten Magma-Ozean gebildet haben, der vermutlich vor einer Milliarde Jahren die frühe Erde bedeckt hat, wie eine neue Studie nahelegt.
Von einem internationalen Forscherteam durchgeführte Simulationen deuten darauf hin, dass chemische Reaktionen, die durch extreme Drücke und Temperaturen am Boden eines alten Magma-Ozeans verursacht wurden, möglicherweise die Unebenheiten verursacht haben, die wir heute in der D-Schicht sehen.
Ihre Simulationen unterscheiden sich von früheren Modellen in einem wesentlichen Punkt: Wasser, das in den alten Magma-Ozeanen der Erde vorhanden war, dessen Auswirkungen auf diese Ozeane beim Abkühlen und Erstarren jedoch selten berücksichtigt werden.
Die neue Studie geht davon aus, dass Wasser mit Mineralien vermischt werden kann, um Eisen- und Magnesiumperoxid oder (Fe,Mg)O zu bilden2. Dieses Peroxid zieht Eisen an, daher könnte seine Anwesenheit erklären, wie sich dort, wo sich Schicht D befindet, eisenreiche Schichten bilden. Direkt über der Grenze zwischen dem geschmolzenen äußeren Erdkern und dem umgebenden Mantel.
„Unsere Forschung legt nahe, dass dieser wässrige Magma-Ozean die Bildung einer eisenreichen Phase namens Eisen-Magnesium-Peroxid begünstigt.“ sagen Datenwissenschaftler Qingyang Hu vom Center for High Pressure Research and Advanced Technology (HPSTAR) in Peking.
„Unseren Berechnungen zufolge hätte die Bindung an Eisen zur Ansammlung von Eisenperoxid in Schichten von mehreren bis mehreren Dutzend Kilometern Dicke führen können.“
Als das Eisen abgezogen wurde, konzentrierten sich diese chemischen Reaktionen auf bestimmte Bereiche und es bildete sich die „D“-Schicht, aus der das Team besteht schlägt in ihrem neuen Papier vor.
Wenn ihre Argumentation richtig ist, könnte dies auch dazu beitragen, Ultra-Low-Velocity-Zonen (ULVZs) tief in der Erde zu erklären, dichte Zonen aus Material, die seismische Wellen auf ein Kriechtempo verlangsamen.
Darüber hinaus glauben die Forscher, dass diese eisenreichen Schichten eine isolierende Wirkung hatten und die verschiedenen Bereiche an der Basis der Schicht unten hielten. Unterer Flügel voneinander getrennt.
„Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass eisenreiches Peroxid, das aus altem Wasser im Magma-Ozean gebildet wurde, eine entscheidende Rolle bei der Bildung der D-Schicht-Heterostrukturen spielte“, sagte Hu. sagen.
Wissenschaftler gehen davon aus, dass dieser Magma-Ozean durch eine massive Kollision mit einem anderen Planeten vor etwa 4,5 Milliarden Jahren entstanden ist.
Einige der verbleibenden Teile wurden herausgeschleudert und bildeten das, was wir heute den Mond nennen, während eine Mischung aus flüchtigen Elementen (einschließlich Kohlenstoff, Stickstoff, Wasserstoff und Schwefel) auf unserem Planeten verblieb, um das Leben anzuregen.
Natürlich ist es nicht einfach, so weit zurückzugehen, und es gibt immer noch viele wissenschaftliche Debatten darüber, was sich unter der Erdoberfläche befindet und wie es dorthin gelangt ist. Je besser wir diese Art von Fragen beantworten können, desto besser bekommen wir auch ein besseres Bild davon, wie die Erde vor Milliarden von Jahren aussah.
„Dieses Modell stimmt gut mit jüngsten numerischen Modellierungsergebnissen überein, was darauf hindeutet, dass die Heterogenität im unteren Erdmantel ein langfristiges Merkmal sein könnte.“ sagen Geophysiker Ji Ding von der Princeton University.
Die Forschung wurde veröffentlicht in National Science Review.
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