בחיתוליו, כדור הארץ אולי בלע כוכב לכת דומה למרקורי, אך גדול בהרבה. ארוחה מוקדמת זו יכולה להסביר את האיפור התמוה של שכבות כדור הארץ, והיא יכולה להסביר את השדה המגנטי שמאפשר את החיים כאן.
תוכן קשור
- מגנזיום צנוע עשוי להניע את השדה המגנטי של כדור הארץ
- השדה המגנטי של כדור הארץ הוא לפחות בן ארבע מיליארדים שנה
- גשם מתכתי יכול להסביר מדוע כדור הארץ עשוי מחומר שונה מהירח
"אנו חושבים שנוכל לפגוע בשתי הציפורים האלה באבן אחת", אומר ברנרד ווד, גיאוכימאי מאוניברסיטת אוקספורד שדיווח השבוע על הרעיון בכתב העת Nature.
אם זה נראה מדהים שבשנת 2015 אנחנו עדיין לא יודעים איך נוצר עולמנו, קחו בחשבון כמה קשה להציץ בפניו. המקדחות הארוכות והקשות ביותר שנעשו עד כה אינן יכולות לשאת מעבר לקרום החיצוני הדק של כדור הארץ. תעלות טבעיות של סלע חם מביאות מועיל לחומרים אל פני השטח משכבת המעטפת העמוקה יותר שאפשר ללמוד עליה, אבל אפילו העמודים האלה, שאורכם מאות קילומטרים, נראים רדודים כשאנחנו חושבים על מרכז הכוכב שנמצא יותר מ -3, 700 מיילים מתחתינו. איחוד ההיסטוריה של כדור הארץ דומה אפוא לנסות לנחש איך נאפה עוגה על ידי טעימת הדובדבן ואולי כמה פירורים תועים. עדיין יש מספיק מקום לראיות חדשות ורעיונות חדשים.
"זה זמן מרגש להיות בשטח, " אומר הגיאוכימיסט ריצ'רד קרלסון ממכון קרנגי בוושינגטון. "הרבה דברים יוצאים ממחקרים על כדור הארץ העמוק שאנחנו לא מבינים כל כך טוב."
ההשקפה המסורתית של האופן בו כדור הארץ נפגש מתחילה עם התפחתות פסולת החלל. סלעים המזכירים את המטאורים הסלעיים שעדיין גשמים עלינו היום, התפשטו יחד לגושים גדולים יותר ויותר. סחוט, מחוטט ומחומם, ערמת ההריסות הגוברת נמסה בסופו של דבר ואז התקררה, ויצרה שכבות לאט לאורך מיליארדי שנים. פירורים גיאולוגיים שנחקרו בשנות השמונים עזרו לאשש את הסיפור הזה. למעט מתכות מסוימות כמו ברזל, שרובן נחשבים ששקעו עד ליבה של כדור הארץ, נדמה היה כי סלעים יבשתיים עשויים פחות או יותר מאותם דברים כמו שונדרים, קבוצה מסוימת של מטאורים סלעיים.
ואז לפני כעשור מצא קרלסון מקום לספק, לאחר שהשווה בין סלעי כדור הארץ וסלעי חלל באמצעות מכשירים טובים יותר. צוותו חקר שני אלמנטים נדירים עם שמות יוצאי דופן ואישיות מגנטית: ניאודימיום, מרכיב במגנטים המשמשים במכוניות היברידיות ובטורבינות רוח גדולות, וסמריום, הנפוץ במגנטים לאוזניות. החוקרים מצאו כי דגימות יבשתיות הכילו פחות ניאודימיום ביחס לסמריום מאשר הכונדרים.
עדיין לא היה קשה להסביר את ההבדל הקטן הזה של אחוזים בודדים. אולי, העריך קרלסון, כדור הארץ המתקרר יצר שכבות הרבה יותר מהר ממה שחשבו בעבר, בעשרות מיליוני שנים במקום מיליארדים. שכבה עליונה שהתגבשה במהירות תידזל בנאודימיום, המאוזנת על ידי שכבה תחתונה שהסתירה את האלמנט החסר עמוק במעטפת. עם זאת, לא נמצאו עדויות למאגר סודי זה. קשה להסביר את נטייתו להישאר תקועים בעקשנות בעומקם בהתחשב בעובדה שהמעטה מתכווצת כמו מרק רותח, ולעתים קרובות מביאה את מרכיביו אל פני השטח כאשר היא יוצרת הרי געש. ואם הירח נולד כאשר גוף פלנטרי התנפץ לכדור הארץ, כפי שנהוג לחשוב, ההיתוך שנגרם כתוצאה מההשפעה הזו היה צריך לערבב את המאגר בחזרה למעטפת.
במקום לנסות ולהסביר ניאודימיום סמוי, קבוצה שנייה של מדענים הגישה דרך להיפטר ממנו. הם דמיינו קרום מועשר בניאודימיום הצומח על הסלעים הקונדיטיים שמהם נוצרה כדור הארץ. התנגשויות בין חפצים אלה יכלו לגרד חלק גדול מהשכבה החיצונית הזו, ולהפוך את הניאודימיום לנדיר יותר.
אבל יש גם בעיות בתפיסה זו. מעולם לא נמצאו מטאוריטים עם קומפוזיציות הדומות לפסולת השחיקה. כמו כן, העור המוחלף הזה היה לוקח איתו הרבה מחום כדור הארץ. אורניום, תוריום וחומרים רדיואקטיביים אחרים, שאנו יודעים שאחראים לחום כוכב הלכת שלנו, היו מגיעים גם לשכבה שהוסרה.
"כארבעים אחוז מהיסודות המייצרים את החום בכדור הארץ יאבדו לחלל", אומר איאן קמפבל, הגיאוכימיסט באוניברסיטה האוסטרלית הלאומית.
בתקווה להיאחז באלמנטים קריטיים אלה, החליט ווד לצבוט את הכימיה של כדור הארץ בצעירותה. הוא לקח השראה מאחד מכוכבי הלכת הזרים במערכת השמש שלנו: מרקורי. מבחינה כימית, הכוכב הקרוב ביותר לשמש הוא מקום גיהינום עמוס אבן גופרית ממש, הידועה למדע המודרני כגופרית. איך היו נוצרים שכבות בכדור הארץ הצעיר אם כדור הארץ נראה יותר כמו מרקורי? כדי לענות על שאלה זו, ווד הוסיף גופרית לתערובות של אלמנטים שנועדו לדמות את הרכב כדור הארץ הפרימיטיבי. הוא בישל את כוכבי הלכת המדומים בטמפרטורות חמות כמו דלק סילון בוער והלבן אותם עם בוכנה ללחצים בערך 15, 000 פעמים מאשר בתוך סיר לחץ ביתי טיפוסי.
עולמות הפרוטו המיניאטורים, קבועים בגופרית מספיק, קברו את הניאודימיום כשהם יצרו שכבות - לא במעטפות המזויפות שלהם, אלא עמוקות יותר בתוך ליבותיהם המזויפות. ניאודימיום שנלכד בליבה לתמיד יכול להסביר את האנומליה של קרלסון. גופרית נוספת זו יכולה הייתה להגיע מחפץ דמוי מרקורי שהכה את כדור הארץ הצומח עוד בשלב מוקדם, אולי אפילו אותו אובייקט שחשב שיצר את הירח, מציע ווד.
"היינו זקוקים לגוף של 20 עד 40 אחוז מגודל כדור הארץ." יתכן גם שכדור הארץ צמח בהתחלה מגרעין העשוי לא מכונדיטות אלא מהריסות חלל אחרות העשירות בגופרית. כך או כך, הסיפור הקוסמי הזה יכול היה להציב את הבמה להתעלות החיים על כדור הארץ. הסיבה לכך היא שהגופרית גם הייתה עוזרת להכניס אורניום ותורום לליבה. החום הנוסף שגורם מאלמנטים רדיואקטיביים אלה יכול לסייע לחרוך את החלק החיצוני של הליבה, ותנועה נמרצת זו של מתכת מותכת נחשבת להצמיח את הזרמים שבתורם מייצרים את השדה המגנטי של כדור הארץ.
איור (לא בסדר גודל) של השמש והאינטראקציה שלה עם השדה המגנטי של כדור הארץ. (מרכז טיסת החלל גודארד של נאס"א) ללא מגנטיות, צבי ים וקברניטי ים לא היו מסוגלים לנווט - או אפילו להתקיים. החיים לא היו מתאפשרים על פני כדור הארץ ללא ההגנה שהשדה מספק מפני חלקיקים בעלי אנרגיה גבוהה הזורמת מהשמש.
עמיתיו של ווד מתארים את התאוריה שלו כמתקבלת על הדעת. אבל כמו שאר סיפורי המקור שנכתבו בשנים האחרונות על כדור הארץ, זה רחוק מלהיות מוחלט. ראשית, הטמפרטורות והלחצים שהושגו בניסוי, קיצוניים ככל שהיו, נפלו בהרבה מהתנאים שבתוך כדור הארץ. אחרת, מחקרים על אופן רעידות האדמה העוברים בפנים כדור הארץ הציבו גבולות לאופן האור בו יכול להיות הגרעין, ושליטת המון גופרית במרכז כדור הארץ עלולה להציב את הגרעין בצורה לא נוחה לגבולות אלה.
כדי לחזק את המקרה שלו, ווד מתכנן למצוא את הטבלה המחזורית עבור אלמנטים אחרים עם שפע מסתורי שניתן להסביר על ידי הוספת גופרית לתערובת הקדמונית. בהתחשב בהיסטוריה של התחום, לוקח הרבה לשכנע סקפטים כמו ביל מקדונו, גיאוכימאי מאוניברסיטת מרילנד. "שמתי את הרעיון הזה הרבה מתחת לסיכוי של 50 אחוז להיות צודק", הוא אומר .
