МОСКВА, РИА Новости. Разница в изотопном
составе железа магматических пород Земли и ряда небесных тел Солнечной
системы сложилась при формировании ядра Земли в условиях сверхвысоких
давлений на ранних этапах развития планеты, считает российский ученый
Вениамин Поляков, автор публикации в журнале Science.
"Метод, описанный в моей статье, позволяет исследовать изотопные
эффекты железа при сверхвысоких давлениях. Тем самым открываются новые
возможности для изучения химических превращений, проходящих в недрах
Земли вплоть до границы ядра и мантии. Это и является с моей точки
зрения главным результатом этой работы", - сообщил РИА Новости Поляков.
Обогащение земных пород тяжелыми изотопами железа до сих пор ученые
объясняли теорией гигантского столкновением Земли с другим большим
небесным телом размером с Марс или даже больше, которое состоялось в
далеком прошлом.
Это столкновение выбило большое количество земного вещества,
впоследствии оформившееся в спутник земли - Луну. Огромная энергия
этого столкновения привела к испарению некоторой части земной материи в
космическое пространство, в ходе которого лучше испарялись легкие
изотопы элементов.
Огромные давления на границе ядра и мантии Земли, в соответствии с
выводами российского ученого, изменили химические свойства минералов
таким образом, что силикатные породы нижних слоев мантии, прилежащих к
ядру, обогащаются тяжелыми изотопами железа, а железное ядро - легкими.
При низких давлениях этот процесс идет в обратном направлении. Поэтому
в обнаруживаемых учеными метеоритах, никогда не находившихся в условиях
сверхвысоких давлений, обогащения силикатных пород тяжёлыми изотопами
не наблюдается.
По этой же причине не обогащены тяжёлым изотопом железа и силикатные
магматические породы марсианского происхождения - давления в недрах
этой легкой планеты сравнительно невелики. Масса Марса составляет около
11% от массы Земли.
Работы по изучению равновесного распределения изотопов железа между
различными минералами Поляков начал еще в середине 90-х годов прошлого
века, когда он впервые теоретически обосновал связь между равновесным
фракционированием изотопов в земных минералах и температурным сдвигом в
спектрах Мёссбауэра. На этой основе, была найдена зависимость между
степенью окисления железа в химических природных соединениях и степенью
их обогащения тяжелыми изотопами железа.
Зависимость изотопного состава от окислительного состояния не только
подтвердилась дальнейшими многочисленными экспериментальными
исследованиями, но и оказалась справедливой для распределения изотопов
других переходных металлов.
Новая работа ученого, работающего в Институте экспериментальной
минералогии в подмосковном наукограде Черноголовка, посвящена этим же
процессам перераспределения изотопов железа, однако в условиях огромных
давлений, близких к условиям в границы мантии и ядра Земли.
Разработанный им метод расчета изотопных эффектов для этих условий
использует экспериментальные данные о колебательных спектрах железа при
высоких давлениях. Такие спектры были впервые полученных американскими
учеными при одновременном использовании синхротронной гамма-резонансной
спектроскопии и техники алмазных наковален.
Расчеты Полякова, основанные на этих данных показали, что изменение
химических свойств железа при давлениях порядка 100 гигаПаскалей
приводит к обогащению тяжелым изотопом железосодержащих минералов
нижней мантии - ферропериклаза и постперовскита, находящихся в
непосредственном контакте с ядром Земли. http://fontom.org/news/2009-02-13-287
| 
