Egy kutatás egyszerre ad magyarázatot a Föld magjának kéntartalmára és a Hold kialakulására

Egy kutatás egyszerre ad magyarázatot a Föld magjának kéntartalmára és a Hold kialakulására

Talán mégis lehet némi igazság az ókori, kénkövektől bűzös alvilág legendáiban. Egy új kutatás a Föld magjában hatalmas, a Holdunk tömegének közel 10%-át kitevő mennyiségben azonosított ként. Ez akkora mennyiség, ami a bolygónk geokémiájáról alkotott eddigi elképzeléseinket is átszabja.

Nem először fordul elő a tudományban, hogy egy hipotézis megválaszolásakor egy, vagy akár több más hipotézis is beigazolódik. Az angliai Durham Egyetem, Földtudományi Tanszék (Durham University, Department of Earth Sciences), a francia Geofizikai Intézet (Institut de Physique du Globe) és az amerikai St. Louis-i Washington Egyetem (Washington University in St. Louis) kutatóinak sikerült egyetlen kutatással, két komoly tudományos feltételezést is alátámasztaniuk.

A szenzációs felfedezés előzménye, a modern tudományokban már ősréginek számító vita, a Hold kialakulásával kapcsolatos elméletek tisztázására zajló kutatáshoz köthető. A Hold különböző eredet-hipotézisei (széthasadás, befogás, együttes kialakulás, becsapódás) közül mára leginkább a Nagy Becsapódás elméletét tartják a tudósok a legvalószínűbbnek. Az elmélet szerint a Föld és egy nagyjából Mars méretű bolygó ütközéséből született meg a mai kísérőnk. De mégis, hogy jutunk el a Holdról a Föld magjának geokémiájáig?

Már régóta sejtik a tudósok, hogy a Föld magja nem homogén vas-nikkel szerkezetű, az elmúlt években az egyre pontosabb szeizmikus elemzéseknek köszönhetően, a Föld külső és a belső magjában is változatos hullámtöréseket detektáltak, ami homogén testben nem fordulhatna elő. A homogén magról alkotott elképzelésre a frakcionáció jelenségéből következtettek a tudósok, amit egy koktél kavargatása során magunk is megfigyelhetünk, amikor a nehezebb dolgok lesüllyednek, a könnyebbek pedig felemelkednek, rétegekbe rendeződve a poharunkban. Hasonlóan történt ez a Földben is, csak lényegesen nagyobb időléptékben. A Nagy becsapódás azonban "felzavarhatta" ezt a folyamatot, ami megmagyarázná, a könnyebb elemek jelenlétét is a mag közelében.

A nemzetközi kutatócsoportnak elsőként sikerült meggyőzően alátámasztaniuk azt, hogy a Holdunk a Nagy becsapódás eseményével keletkezett, ráadásul a kutatási eredményeikkel, nemcsak a Hold kialakulását tisztázzák, hanem a Föld magjának heterogén összetételére is magyarázatot adnak.

A Föld magja nagyjából 2900 km mélyen kezdődik, így közvetlen mintavételre aligha lenne lehetőség, a kutatók így közvetett módszerekhez kellett nyúljanak. A kutatók szerint a mag közelében és a magban felhalmozódott ként egy ütközés megmagyarázna. A becsapódáskor megolvadt köpenyben lévő kén ugyanis könnyen lejuthatott a mélyebb zónákba.

Ennek igazolására, a köpenyben lévő elemek izotóp arányát vizsgálták meg, az eredményeket pedig a Föld eredeti összetételéhez hasonló meteoritokkal vetették össze.

Ez nagyon jól hangzik, a probléma csupán, hogy a felszínen rendelkezésre álló köpenykőzetek nagyon eltérőek lehetnek, ezért célszerű volt egy olyan elem elterjedésére fókuszálni, ami a kénben gazdag anyagokban mindig előfordul, ehhez pedig a kutatók a választása a rézre esett. A kén könnyen reakcióba lép más elemekkel is, a mélységi zónákban azonban a nehezebb elemek, elsősorban fémek jöhetnek szóba, a réz pedig e mélységi körülmények között kiváló indikátora a kénnek.

A kutatás során a washingtoni és a párizsi laborokban elvégzett tömegspektrometriai vizsgálatok során eltérést mutattak ki a földköpeny és a meteoritok réz izotóp arányában. A kutatók ebből arra a következtetésre jutottak, hogy nagy mennyiségű kénnek, 8,5 x 1018 tonnának, kellett távoznia a köpenyből, ami végül a Föld magjába került.

A vizsgálat tehát úgy erősíti meg a Nagy becsapódás elméletét, hogy azzal választ ad a Föld mélyén lévő kén jelenlétének okaira is.

Tibor Janosi-Mozes
A szerző geológus, informatikus, e témákban PhD kutató, később tudományos munkatárs volt a Szegedi Tudományegyetemen. Több tudományos és ismeretterjesztő könyv, valamint szakcikk szerkesztője és szerzője.