Złoto z jądra Ziemi wycieka na powierzchnię naszej planety
Ilość złota w metalowym jądrze Ziemi jest tak duża, że można byłoby nim pokryć wszystkie kontynenty półmetrową warstwą. Metale szlachetne przeciekają z jądra i przedostają się bliżej powierzchni. Nie oznacza to jednak, że łatwo jest po nie sięgnąć.
Spis treści:
Nowe badanie izotopów znalezionych w skałach wulkanicznych, ujawniło, w jaki sposób metale szlachetne wydostały się spod warstwy litosfery. Wygląda na to, że wyciekły z jądra, zanim rozpoczęły długą, długą podróż na powierzchnię, niesione przez konwekcyjną magmę.
Metalowe jądro Ziemi
Zanim to jednak rozważymy, zacznijmy od podstaw. Jądro Ziemi ukształtowało się około 4,5 miliarda lat temu, zaraz po powstaniu naszej planety. Całe jądro ma średnicę ok. 6800 km, z czego stałe jądro wewnętrzne ma promień ok. 1220 km, a płynne jądro zewnętrzne grubość ok. 2300 km.
W wyniku różnicowania cięższe pierwiastki opadły do wnętrza planety. Mowa głównie o żelazie (Fe) i niklu (Ni). W jądrze naszej planety obecne są też lżejsze pierwiastki, jak siarka i tlen, a także śladowe ilości metali szlachetnych: złota (Au), platyny (Pt) i irydu (Ir). Wszystkie one zostały uwięzione tam podczas formowania się Ziemi. Później bombardowanie meteorytami dostarczyło więcej złota i metali ciężkich do skorupy ziemskiej.
Wędrówki wewnątrz Ziemi
Opublikowane właśnie w prestiżowym magazynie „Nature” badania bazujące na analizie izotopów skał wulkanicznych pozwoliło wyjaśnić, w jaki sposób złoto i inne metale szlachetne przemieściły się z jądra do skorupy ziemskiej. – Kiedy pojawiły się pierwsze wyniki, zdaliśmy sobie sprawę, że dosłownie trafiliśmy na złoto! Nasze dane potwierdziły, że materiał z jądra, w tym złoto i inne metale szlachetne, wycieka do płaszcza Ziemi powyżej – powiedział geochemik Nils Messling z Uniwersytetu w Getyndze w Niemczech.
Ilość złota w skorupie ziemskiej jest szacunkowo niewielkim ułamkiem całkowitej ilości, jaką posiada nasza planeta. Badania sugerują, że ponad 99% znajduje się w jej metalicznym jądrze – wystarczająco dużo, aby pokryć cały ziemski ląd złotem o grubości 50 centymetrów.
Spróbujmy to przeliczyć. Lądy stanowią 29% całkowitej powierzchni Ziemi, której wielkość wynosi ok. 510 milionów km². Jeśli ilość złota w jądrze może pokryć powierzchnię lądów półmetrową warstwą, oznacza to, że jest go tam około 1,4 biliarda ton (1 400 000 000 000 000 ton). Roczne wydobycie złota w 2024 roku wyniosło 3500 ton. Uznaje się, że do tego momentu cywilizacji ludzkość wydobyła ze skorupy ziemskiej 210 tys. ton złota. Oznacza to, że ludzkość wydobyła zaledwie około 0,000000015% złota, które znajduje się w jądrze Ziemi.
Kosmiczne izotopy
Chociaż mamy solidne dowody na to, że pierwotny hel i ciężkie izotopy żelaza wyciekają z jądra Ziemi, nie było jasne, ile metali ciężkich, które znajdujemy na powierzchni, pochodzi z jądra, a ile z kosmosu. Istnieje jednak sposób, aby to zbadać. Mowa o izotopach cennego metalu ciężkiego zwanego rutenem. Przypomnijmy, że izotopy to odmiany tego samego pierwiastka, które mają różną liczbę neutronów.
Izotopy rutenu w jądrze Ziemi nieznacznie różnią się od rutenu na powierzchni. Różnice te były zbyt małe, aby je wykryć, ale Messling i jego koledzy opracowali nowe techniki analizy, które pozwoliły im je wyodrębnić. Wykorzystali opracowane przez siebie metody do badania rutenu wykopanego ze skał wulkanicznych na Hawajach i odkryli znacznie większą ilość rutenu-100 niż można znaleźć w otaczającym płaszczu. Jest to właśnie izotop rutenu pochodzący z jądra Ziemi.
Odkrycie to sugeruje, że wszystkie pierwiastki syderofilne – czyli takie, które migrowały do jądra, gdy Ziemia była młoda i gorąca – wyciekają z jądra. Obejmuje to oczywiście ruten, ale także pierwiastki takie jak pallad, rod, platyna i właśnie złoto.
Dane nie wskazują jednak na nową gorączkę złota i gwałtownie pojawienie się kruszców w warstwach powierzchniowych. Metale z jądra Ziemi nie będą pojawiać w szczególnie szybkim tempie. Nie będziemy też raczej schodzić na niemal trzy tysiące, aby je zdobyć. Odkrycie to mówi nam raczej coś nowego o naszej planecie, a być może także o innych planetach skalistych.
– Nasze odkrycia nie tylko pokazują, że jądro Ziemi nie jest tak odizolowane, jak wcześniej zakładano. Możemy teraz również udowodnić, że ogromne ilości przegrzanego materiału płaszcza – kilkaset kwadrylionów ton metrycznych skał – pochodzą z granicy jądra i płaszcza i wznoszą się na powierzchnię Ziemi, tworząc wyspy oceaniczne, takie jak Hawaje – podkreśla geochemik Matthias Willbold z Uniwersytetu w Getyndze.
Źródło: ScienceAlert
Nasza autorka
Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka
Dziennikarka i redaktorka zajmująca się tematyką popularnonaukową. Pisze przede wszystkim o eksploracji kosmosu, astronomii i historii. Związana z Centrum Badań Kosmicznych PAN oraz magazynami portali Gazeta.pl i Wp.pl. Ambasadorka Śląskiego Festiwalu Nauki. Współautorka książek „Człowiek istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”.