По сравнению с Солнечной системой в целом Земля содержит заметно меньше летучих и относительно летучих элементов. На сегодняшний день исследователи не знают точной причины этой разницы. Авторы новой работы решили выяснить это при помощи изотопов серебра.
Ученые анализировали изотопный состав серебра в мантийных породах и метеоритах. Этот элемент имеет два стабильных изотопа - 109Ag и 107Ag, причем последний образовался в Солнечной системе при радиоактивном распаде изотопа палладия 107Pd. В настоящее время 107Pd практически не осталось, так как его период полураспада составляет 6,5 миллиона лет (подробнее о периоде полураспада и искусственном синтезе новых элементов «Ленте.ру» рассказал руководитель дубненской Лаборатории ядерных реакций, куратор работ по получению 117 и других сверхтяжелых элементов Юрий Оганесян).
107Ag более летуч по сравнению с 107Pd, зато палладий лучше связывается с железом. Эти отличия химических свойств элементов позволили исследователям по соотношению изотопов в мантии и древних метеоритах уточнить, как формировалось железное ядро Земли и накапливались присутствующие на ней летучие элементы.
В предыдущих работах, авторы которых изучали метеориты, содержащие гафний и вольфрам, был сделан вывод, что земное ядро сформировалось в период от 100 до 30 миллионов лет после появления Солнечной системы. Однако данные, полученные авторами нового исследования, указывают, что ядро образовалось намного раньше - от 5 до 10 миллионов лет после рождения Солнечной системы. Кроме того, ученые показали, что соотношение изотопов серебра в мантии и метеоритах одинаково.
По мнению авторов, полученные ими данные можно интерпретировать следующим образом: на начальных стадиях своего образования Земля накапливала преимущественно материалы, обедненные летучими элементами, до тех пор пока масса планеты не достигла 85 процентов от современного значения. Затем - спустя примерно 26 миллионов лет после формирования Солнечной системы - она начала «собирать» летучие элементы. Ученые не исключают, что появление на планете летучих элементов произошло одномоментно - возможно, Земля столкнулась с несущим их крупным небесным телом. Такая точка зрения соответствует одной из теорий планетообразования, которая утверждает, что на разных этапах своего образования Земля присоединяла элементы не равномерно, а «избирательно».