Wetenschap
De mysterieuze D-laag van de aarde:een overblijfsel van oude oceanen en planetaire botsingen
Diep in de aarde ligt een mysterieuze laag die de D-laag wordt genoemd. Deze zone bevindt zich ongeveer 3000 kilometer verderop, net boven de grens tussen de gesmolten buitenkern van de planeet en zijn vaste mantel.
In tegenstelling tot een perfecte bol is de D"-laag verrassend fragmentarisch. De dikte varieert sterk van plaats tot plaats, waarbij sommige gebieden zelfs helemaal geen D"-laag hebben, net zoals continenten boven de oceanen van de aarde uitstijgen. Deze intrigerende variaties hebben de aandacht getrokken van geofysici, die de D"-laag beschrijven als een heterogeen of niet-uniform gebied.
Een nieuwe studie onder leiding van Dr. Qingyang Hu (Center for High Pressure Science and Technology Advanced Research) en Dr. Jie Deng (Princeton University) suggereert dat de D"-laag mogelijk afkomstig is uit de vroegste dagen van de aarde. Hun theorie hangt af van de Giant Impact-hypothese , waarin wordt voorgesteld dat een object ter grootte van Mars tegen de proto-aarde wordt geslagen, waardoor in de nasleep een planeetbrede magma-oceaan ontstaat. Ze geloven dat de D"-laag een unieke compositie kan zijn die overblijft na deze kolossale inslag en mogelijk aanwijzingen bevat voor de vorming van de aarde.
Het artikel is gepubliceerd in het tijdschrift National Science Review .
Dr. Jie Deng benadrukt de aanwezigheid van een aanzienlijke hoeveelheid water in deze mondiale magma-oceaan. De exacte oorsprong van dit water blijft een onderwerp van discussie, en er zijn verschillende theorieën voorgesteld, waaronder de vorming ervan door reacties tussen nevelgas en het magma, of directe levering door kometen.
‘De heersende opvatting’, vervolgt Dr. Deng, ‘suggereert dat water zich zou hebben geconcentreerd naar de bodem van de magma-oceaan terwijl deze afkoelde. In de laatste fasen zou het magma dat zich het dichtst bij de kern bevond watervolumes kunnen bevatten die vergelijkbaar zijn met de huidige hoeveelheid water op aarde. dagoceanen."
De extreme druk- en temperatuuromstandigheden in de magma-oceaan op de bodem zouden een unieke chemische omgeving hebben gecreëerd, die onverwachte reacties tussen water en mineralen in de hand heeft gewerkt. Dr. Qingyang Hu legt uit:"Ons onderzoek suggereert dat deze waterhoudende magma-oceaan de vorming van een ijzerrijke fase bevorderde, genaamd ijzer-magnesiumperoxide."
Dit peroxide, met de formule (Fe,Mg)O2 , heeft een zelfs sterkere voorkeur voor ijzer vergeleken met andere belangrijke componenten die in de lagere mantel worden verwacht. "Volgens onze berekening zou de affiniteit ervan met ijzer kunnen hebben geleid tot de ophoping van ijzerdominant peroxide in lagen van enkele tot tientallen kilometers dik", voegen de onderzoekers eraan toe.
De aanwezigheid van deze ijzerrijke peroxidefase zou de minerale samenstelling van de D"-laag veranderen, afwijkend van ons huidige inzicht. Volgens het nieuwe model zouden mineralen in D" worden gedomineerd door een nieuwe samenstelling:het ijzerarme silicaat, ijzerrijk (Fe, Mg) peroxide en ijzerarm (Fe, Mg) oxide.
Dit ijzerdominante peroxide bezit ook lage seismische snelheden en een hoge elektrische geleidbaarheid, waardoor het een potentiële kandidaat is om de unieke geofysische kenmerken van de D"-laag te verklaren. Deze kenmerken omvatten ultra-lage snelheidszones en lagen met hoge geleiding, die beide bijdragen aan de D"-laag. de bekende compositorische heterogeniteit van de laag.
"Onze bevindingen suggereren dat ijzerrijk peroxide, gevormd uit het oude water in de magma-oceaan, een cruciale rol heeft gespeeld bij het vormgeven van de heterogene structuren van de D"-laag. De sterke affiniteit van dit peroxide voor ijzer zorgt voor een groot dichtheidscontrast tussen deze ijzerrijke plekken en de omliggende mantel.
In wezen fungeert het als een isolator, waardoor wordt voorkomen dat ze zich vermengen en mogelijk de langdurige heterogeniteit verklaart die wordt waargenomen aan de basis van de lagere mantel. Jie voegde eraan toe:"Dit model sluit goed aan bij recente numerieke modelleringsresultaten, wat suggereert dat de heterogeniteit van de onderste mantel een langlevend kenmerk kan zijn."