Магматический океан
Океаны магмы представляют собой обширные поля поверхностной магмы , которые существуют в периоды планеты или какого-либо естественного спутника , аккреции когда небесное тело полностью или частично расплавлено . [1]
В ранней Солнечной системе океаны магмы образовались в результате плавления планетезималей и планетарных столкновений . [1] Маленькие планетезимали плавятся под действием тепла, выделяемого радиоактивным распадом алюминия -26 . [1] По мере того, как планеты становились больше, энергия получалась от гигантских столкновений с другими планетарными телами. [2] Океаны магмы являются неотъемлемой частью формирования планет, поскольку они способствуют образованию ядра посредством сегрегации металлов. [3] и атмосфера и гидросфера за счет дегазации. [4] Существуют доказательства существования океанов магмы как на Земле , так и на Луне . [1] [5] Океаны магмы могут существовать от миллионов до десятков миллионов лет, перемежаясь относительно мягкими условиями.
Источники тепла магматического океана
[ редактировать ]Источниками энергии, необходимой для формирования океанов магмы в ранней Солнечной системе, были радиоактивный распад алюминия-26, аккреционные воздействия и образование ядра. [1] Обилие и короткий период полураспада алюминия-26 позволили ему служить одним из источников тепла для плавления планетезималей. Используя алюминий-26 в качестве источника тепла, планетезимали, образовавшиеся в течение 2 млн лет после образования первых твердых тел в Солнечной системе, могли расплавиться. [1] Плавление планетезималей началось внутри, а внутренний океан магмы переносил тепло посредством конвекции. [1] Ожидается, что планетезимали радиусом более 20 км, аккрецированные в течение 2 млн лет назад, расплавились, хотя и не полностью. [1]
Кинетическая энергия, обеспечиваемая аккреционными ударами, и потеря потенциальной энергии планеты во время формирования ядра также являются крупными источниками тепла для плавления планеты. [1] Формирование ядра, также называемое металло-силикатной дифференциацией, представляет собой отделение металлических компонентов от силиката в магме, которая опускается, образуя ядро планеты. [1] Аккреционные воздействия, которые производят тепло для плавления зародышей планет и крупных планет земной группы, имеют предполагаемый временной масштаб от десятков до сотен миллионов лет. [1] Ярким примером может служить удар по формированию Луны на Земле, в результате которого, как полагают, образовался океан магмы глубиной до 2000 км. [1] [5] Энергия аккреционных ударов прежде всего расплавляет внешнюю часть планетарного тела, а потенциальная энергия, обеспечиваемая дифференциацией ядра и погружением металлов, плавит внутреннюю часть. [1]
Лунный океан магмы
[ редактировать ]
Результаты миссий «Аполлон» стали первыми доказательствами существования океана магмы на Луне. [1] Было обнаружено, что породы в образцах, полученных в результате миссий, состоят из минерала под названием анортит . [1] Анортит состоит в основном из различных полевых шпатов плагиоклаза , плотность которых ниже, чем у магмы. [1] Это открытие породило гипотезу о том, что породы образовались в результате подъема на поверхность океана магмы на ранних стадиях жизни Луны. [1] Дополнительные доказательства существования Лунного магматического океана включают источники морских базальтов и KREEP (K для калия, РЗЭ для редкоземельных элементов и P для фосфора). [1] Существование этих компонентов в преимущественно анортозитовой коре Луны является синонимом затвердевания Лунного магматического океана. [1] Более того, обилие микроэлемента европия в лунной коре позволяет предположить, что он был поглощен из океана магмы, в результате чего возник дефицит европия . в морских источниках базальтовых пород лунной коры [1] Лунный океан магмы первоначально имел толщину 200-300 км, а температура магмы достигала около 2000 К. [5] После ранних стадий аккреции Луны океан магмы подвергся охлаждению, вызванному конвекцией в недрах планеты. [5]
Океан магмы Земли
[ редактировать ]Во время своего формирования Земля, вероятно, пострадала от серии океанов магмы в результате гигантских ударов. [6] последний из них - удар, образующий Луну. [5] Лучшим химическим доказательством существования океанов магмы на Земле является обилие определенных сидерофильных элементов в мантии, которые во время аккреции фиксируют глубину океана магмы примерно 1000 км. [7] [8] Научные доказательства существования океанов магмы на ранней Земле не так развиты, как доказательства существования Луны, из-за переработки земной коры и перемешивания мантии. [1] В отличие от Земли, признаки океана магмы на Луне, такие как плавучая кора, элементарные компоненты в горных породах и KREEP, сохранились на протяжении всего ее существования. [1]
Сегодня внешнее ядро Земли представляет собой жидкий слой толщиной около 2260 км (1400 миль), состоящий в основном из расплавленного железа и расплавленного никеля Земли , который лежит над твердым внутренним ядром и под ее мантией . [9] [10] [11] Этот слой можно рассматривать как океан расплавленного железа и никеля внутри Земли.
См. также
[ редактировать ]- Лавовая планета - гипотетический тип планеты, на поверхности которой преобладает расплавленная порода.
- Хадин
- Хондрит
- Планетарная дифференциация
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж к л м н тот п д р с т в v В Элкинс-Тантон, Линда Т. (2012). «Магматические океаны во внутренней Солнечной системе». Ежегодный обзор наук о Земле и планетах . 40 (1): 113–139. Бибкод : 2012AREPS..40..113E . doi : 10.1146/annurev-earth-042711-105503 .
- ^ Тонкс, В. Брайан; Мелош, Х. Джей (1993). «Формирование океана магмы в результате гигантских ударов». Журнал геофизических исследований: Планеты . 98 (Е3): 5319–5333. Бибкод : 1993JGR....98.5319T . дои : 10.1029/92JE02726 . ISSN 2156-2202 .
- ^ Руби, округ Колумбия; Ниммо, Ф.; Мелош, HJ (2007). Формирование ядра Земли . Амстердам: Эльзевир. стр. 51–90. Бибкод : 2007evea.book...51R . дои : 10.1016/B978-044452748-6.00140-1 . ISBN 9780444527486 .
- ^ Занле, Кевин; Арндт, Ник; Кокелл, Чарльз; Холлидей, Алекс ; Нисбет, Юан; Селсис, Франк; Сон, Норман Х. (2007). Фишбо, Кэтрин Э.; Логнонне, Филипп; Рален, Франсуа; Марэ, Дэвид Дж. Дес; Кораблев, Олег (ред.). Появление обитаемой планеты . Серия космических наук ISSI. Спрингер Нью-Йорк. стр. 35–78. Бибкод : 2007ghtp.book...35Z . дои : 10.1007/978-0-387-74288-5_3 . ISBN 9780387742878 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и Барр, Эми К. (2016). «О происхождении земной Луны» . Журнал геофизических исследований: Планеты . 121 (9): 1573–1601. arXiv : 1608.08959 . Бибкод : 2016JGRE..121.1573B . дои : 10.1002/2016JE005098 . S2CID 118696549 .
- ^ Такер, Джонатан М.; Мухопадхьяй, Суджой (2014). «Доказательства множественной дегазации океана магмы и эпизодов потери атмосферы из мантийных благородных газов». Письма о Земле и планетологии . 393 : 254–265. arXiv : 1403.0806 . Бибкод : 2014E&PSL.393..254T . дои : 10.1016/j.epsl.2014.02.050 . S2CID 119254243 .
- ^ Ли, Цзе; Эйджи, Карл Б. (1996). «Геохимия дифференциации мантии и ядра при высоком давлении». Природа . 381 (6584): 686–689. Бибкод : 1996Natur.381..686L . дои : 10.1038/381686a0 . S2CID 4350000 .
- ^ Райтер, К.; Дрейк, MJ; Яксли, Г. (1997). «Прогнозирование коэффициентов распределения металл-силикат сидерофильных элементов до 20 ГПа и 2800 ° C: влияние давления, температуры, летучести кислорода, а также состава силикатных и металлических расплавов». Физика Земли и недр планет . 100 (1): 115–134. Бибкод : 1997PEPI..100..115R . дои : 10.1016/S0031-9201(96)03235-9 .
- ^ «Внутренности Земли» . Наука и инновации . Нэшнл Географик. 18 января 2017 года. Архивировано из оригинала 6 мая 2017 года . Проверено 14 ноября 2018 г.
- ^ Сью, Кэрил (17 августа 2015 г.). Эверс, Джинни (ред.). "Основной" . Национальное географическое общество . Проверено 25 февраля 2022 г.
- ^ Чжан, Юджун; Сэкине, Тошимори; Он, Хунлян; Ю, Инь; Лю, Фушенг; Чжан, Минцзянь (15 июля 2014 г.). «Ударное сжатие системы Fe-Ni-Si до 280 ГПа: последствия для состава внешнего ядра Земли» . Письма о геофизических исследованиях . 41 (13): 4554–4559. Бибкод : 2014GeoRL..41.4554Z . дои : 10.1002/2014gl060670 . ISSN 0094-8276 . S2CID 128528504 .