Nieuw geochemisch onderzoek geeft aan dat bestaande theorieën over de vorming van de aarde zich kunnen vergissen. Eerder, onderzoekers geloofden dat er een gebrek aan zink was in de kern van de aarde. Echter, onderzoekers die onderzoeken hoe zink (Zn) zich verhoudt tot zwavel (S) onder de omstandigheden die aanwezig waren ten tijde van de vorming van de aarde meer dan 4 miljard jaar geleden, hebben ontdekt dat er een aanzienlijke hoeveelheid Zn in de kern van de aarde is. Dit houdt in dat de bouwstenen van de aarde anders moeten zijn dan werd verondersteld. Het werk wordt gepresenteerd op de Goldschmidt geochemieconferentie in Parijs.

De onderzoekers, van het Institut de Physique du Globe de Paris (IPGP) gesmolten mengsels van ijzerrijke metaal- en silicaatverbindingen die Zn en S bevatten bij hoge temperaturen en drukken tot 80 GPa en 4100K om experimenteel kern-manteldifferentiatie te simuleren ten tijde van de aardse vorming. Vervolgens maten ze hoe deze elementen waren verdeeld (gepartitioneerd) tussen de kern en de mantel van hun experimenten. Toen ze hun resultaten invoerden in computermodellen van de vorming van de aarde, ze ontdekten dat geen van de canonieke modellen de S/Zn-verhouding van de huidige mantel voldoende kan reproduceren. Dit betekent dat de huidige schattingen van de samenstelling van de aarde, inclusief de kern, moeten worden gewijzigd; daarom, theorieën over de vorming van de kern en de mantel, d.w.z. de aarde - moet mogelijk ook worden herzien.

"De meeste theorieën zijn gebaseerd op het feit dat de aarde is gevormd uit slechts twee soorten steenachtige meteorieten, de CI chondrites of enstatite chondrites. Echter, dit nieuwe werk geeft aan dat de aarde gevormd moet zijn uit een meer S-arme bron; op het gebied van geochemie, de beste kandidaat voor dit materiaal zijn de metaalrijke CH-chondrieten, " zei Brandon Mahan (Institut de Physique du Globe de Paris).

"CH-chondrieten werden voor het eerst geclassificeerd in 1985, en slechts enkele tientallen voorbeelden zijn geïdentificeerd. Ze zijn rijk aan metallisch ijzer en arm aan gemakkelijk verdampbare elementen, wat duidt op vorming bij zeer hoge temperaturen, maar ze bevatten ook een paar procent waterhoudende mineralen, wat paradoxaal genoeg wijst op lage temperaturen.

Dit betekent dat de CH-chondrieten - net als de aarde - een zeer complexe vormingsgeschiedenis hebben, waardoor ze kenmerken hebben van beide uitersten van warm en koud. Als de resultaten kloppen, dit geeft aan dat de bouwstenen van de aarde misschien wat exotischer zijn dan eerder werd gedacht. Bestaande theorieën over de vorming van de aarde zijn grotendeels gebaseerd op geochemie. Een van de belangrijkste geochemische aanwijzingen voor de vorming van de aarde ligt in de manier waarop elementen zoals Zn en S in meteorieten worden geassocieerd in een relatief bekende verhouding, wat betekent dat als je de hoeveelheid Zn in een meteoriet weet, je kunt de hoeveelheid S schatten.

"We hebben besloten om te testen of die verhouding hetzelfde was voor de groeiende aarde als nu met behulp van verschillende mogelijke bronmaterialen, " zei Brandon Mahan. "We ontdekten dat onder omstandigheden die vergelijkbaar waren met die geschat werden toen de aarde gevormd werd, Zn heeft de neiging om anders te worden verdeeld tussen de kern en de mantel dan we dachten, d.w.z. er zal een aanzienlijke hoeveelheid ervan gebonden zijn in de kern van de aarde. Gebaseerd op eerdere modellen, als we meer Zn in de kern kunnen plaatsen, dan door associatie, je plaatst ook meer S in de kern, veel meer, in feite, dan de meeste huidige waarnemingen suggereren."

"De meeste toonaangevende schattingen beperken de hoeveelheid zwavel in de kern van de aarde op ongeveer 2 procent, " zegt Mahan. "Als dit waar is, door vervolgens de meeste bekende meteorieten als bronmateriaal voor de aarde te gebruiken, wordt de S / Zn-verhouding van de mantel ver boven de huidige geaccepteerde waarden geplaatst, omdat er teveel S in de mantel terecht komt, wat aangeeft dat de aarde misschien niet kan worden gemaakt van de materialen van het zonnestelsel die eerder als bronmateriaal zijn voorgesteld. Maar als de bouwstenen van de aarde zoiets waren als de CH-chondrieten, dit zou ons een aarde kunnen geven die behoorlijk lijkt op de aarde die we vandaag zien."