Когато Земята за първи път се е оформила преди повече от 4,5 милиарда години, тя е отделила най-ценните си богатства за сърцето си. Докато планетата се е топила и разделяла на слоеве, плътни метали като злато, платина и рутений са потъвали през вискозната първична скала, събирайки се в зараждащото се ядро. Според повечето оценки, повече от 99,999 процента от златото на Земята е изчезнало в този заровен резервоар - извън обсега, запечатан под 3000 километра твърда и разтопена мантия.

Но ново проучване, публикувано в Nature, предлага изненадващо предположение: част от това злато може да изтича обратно.

Изследователи от университета в Гьотинген са открили следи от рутений в хавайска лава, които носят отличителен изотопен подпис - такъв, който съответства на химическия отпечатък на материал, който би трябвало да съществува само в ядрото на Земята.

„Когато дойдоха първите резултати, осъзнахме, че буквално сме открили злато“, разказва Нилс Меслинг, геохимик в Гьотинген и водещ автор на изследването. „Нашите данни потвърдиха, че материал от ядрото, включително злато и други благородни метали, изтича в земната мантия отгоре.“

Откритието добавя тежест към дълго тлееща хипотеза в геохимията: че ядрото на Земята не е напълно откъснато от останалата част на планетата. Вместо това, то може да обменя материал с мантията отгоре. Идеята има значение за това как учените разбират дълбоката Земя и може би за това как златото и други редки елементи са се озовали в земната кора, която добиваме днес.

За да разберете как златото се е озовало в ядрото, трябва да се върнем назад в историята на планетата ни. В началния си стадий Земята е била разтопена и хаотична. Тежките елементи като злато и рутений са потъвали към центъра, привлечени от гравитацията в образуващо се метално ядро. Скалистите външни слоеве са останали почти без тези ценни метали.

По-късно каскада от космически отломки - метеоритни шрапнели от останките на Слънчевата система - са доставили малко количество рутений в земната кора и мантията. Тези метеорити са носили малко по-различен изотопен вкус на рутений. Именно това учените сега могат да използват, за да проследят откъде идват елементите.

Това е уликата, за която екипът на Меслинг се е хванал. Рутеният съществува в множество изотопи. Един от тях, наречен 100Ru, е малко по-изобилен в основните материали, отколкото в мантията. Разликата е едва доловима, но с нови техники за пречистване и старателна масспектрометрия, изследователите са открили постоянно повишение на 100Ru в хавайската лава.

Това не би трябвало да се случва - освен ако нещо от ядрото не се смесва с разтопената скала, издигаща се от дълбоките недра на Земята.

„Базалтите от Хавай имат по-високо съдържание на 100Ru от околната мантия“, пишат изследователите. В комбинация с аномални стойности на изотопите на волфрам - друг потенциален маркер за обмен между ядрото и мантията - това „е диагноза за принос на ядрото към техните източници в мантията“.

Въпросните скали са се появили от мантийни шлейфове - колони от гореща, плаваща скала, издигаща се от дълбоките вътрешности. Хавайският шлейф, който е дал началото на островната верига в продължение на десетки милиони години, може да произхожда от границата между мантията и ядрото.

Тази граница, някога смятана за непроницаема, може би в крайна сметка не е толкова сигурна.

Вулкани като тези в Хавай изригват лава, която произхожда от топенето дълбоко в мантията. Тази лава носи със себе си химически подписи от източника на мантията – и понякога, както се оказва, шепоти от още по-дълбоко.

„Ядрото на Земята не е толкова изолирано, колкото се предполагаше досега“, добавя Матиас Уилболд, съавтор на изследването. „Вече можем също да докажем, че огромни обеми от прегрят мантиен материал – няколкостотин квадрилиона метрични тона скала – произхождат от границата между ядрото и мантията и се издигат до земната повърхност, за да образуват океански острови като Хавай.“

Това, което се издига, не е чисто злато или суров метал от ядрото. Това е геохимична смес - мантийна скала, примесена с шепот рутений и волфрам, получени от ядрото. Но това е достатъчно, за да разкрие, че някои от най-желаните метали на Земята може да не са толкова недостъпни, колкото предполагахме.

Нека бъдем ясни: Това няма да е схема за бързо забогатяване. Никой не сондира в хавайските вулкани, за да добива разтопено злато. Количествата, които достигат до повърхността, са минимални.

И все пак последиците са огромни.

Златото е един от многото „силно сидерофилни елементи“. В планетарните тела тези елементи лесно се свързват с желязото и са склонни да изчезват в богатите на метали ядра. Фактът, че дори следи от него се появяват отново във вулканичните скали, предполага, че дълбоко в недратата си Земята е по-химически свързана, отколкото изглежда.

Ако дори малка част от запасите от благородни метали в ядрото се промъква обратно нагоре, това оспорва дългогодишната идея, че вътрешните слоеве на Земята са химически изолирани един от друг.

Снимка: Unsplash

Виж още: Китай подписа споразумение с Русия за електроцентрала на Луната, което може да остави САЩ назад в надпреварата