Historia Ziemi zapisana w jej jądrze

Wiek Ziemi szacuje się na 4,5 mld lat. Dla niektórych naukowców takie dane są niewystarczające. Oni muszą wiedzieć co działo się wcześniej, czyli pomiędzy wspomnianymi 4,5 a 5 mld lat. Zagadką wciąż pozostaje proces formowania się naszego globu. Jedna z teorii sugeruje, że powstał on w wyniku częstych kolizji niewielkich skał, które doprowadziły do utworzenia "kulistego morza magmy". Według innych proces przebiegał stosunkowo powoli, a młoda Ziemia była niewielką skalistą planetą, w którą raz na 10 mln lat uderzał obiekt znacznej wielkości.

Dokładny wiek naszej planety jest zapisany w najstarszych skałach. Naukowcy mogą go oszacować na podstawie dwóch izotopów - uranu-238 i ołowiu-206. Ponieważ znane jest tempo rozkładu pierwszego z izotopów w drugi, stosunek ich ilości daje odpowiedź na pytanie o wiek danych skał. Jest jednak pewien haczyk - aby wyciągnąć jakiekolwiek wnioski ze wspomnianej proporcji, badacze muszą poznać ilość obu izotopów w badanym materiale - nie tylko tym na powierzchni Ziemi, ale również w jej absolutnie nieosiągalnej części - jądrze.

Kilkadziesiąt lat temu szacowano jego skład. Okazało się, że centrum naszej planety stanowi lity metal - żelazo i nikiel, otoczony półpłynnym jądrem zewnętrznym. Dopiero późniejsze badania wykazały, że wspomniane pierwiastki to za mało, że musi być coś jeszcze.

- Wiedzieliśmy, że do rozliczenia deficytu gęstości brakuje nam lżejszych elementów. Listę potencjalnych kandydatów wymyśliliśmy bardzo szybko, ponieważ musiały to być pierwiastki powszechnie występujące w Układzie Słonecznym. W ten sposób udało się nam wykluczyć lit, beryl czy bor, a zostawić tlen, krzem, magnez, siarkę, węgiel, fosfor i azot - komentuje Qing-zhu Yin.

Wskazanie konkretnego elementu nie było już takie proste. Ekstremalne warunki panujące w jądrze Ziemi uniemożliwiają przeprowadzenie użytecznych obserwacji i eksperymentów. Jedynym wyjściem były symulacje komputerowe jądra na poziomie atomowym. Grupa naukowców pod kierownictwem Yina wykonała trzymiesięczne doświadczenie na 500-rdzeniowym superkomputerze. Szczególnie interesujący okazał się dla nich węgiel, którego obecność w jądrze Ziemi związana jest z wyższą zawartością ołowiu. Zależność przedstawia się następująco - im więcej węgla, tym więcej ołowiu, a im więcej ołowiu, tym młodsza jest nasza planeta.

Wyniki eksperymentu pokazały, że węgiel stanowi tylko niewielką część jądra - mniej niż 1 proc. wagowy. Zebrane dotychczas dane sugerują zatem dłuższą wersję historii formowania się naszego globu. Innymi słowy - lite ciało niebieskie powstało już około 30 mln lat po narodzinach Układu Słonecznego i rosło stopniowo przez następnych 100 mln lat.