Experimente enthüllen, wie der Erdkern gebildet wurde
Das Ziel des Projekts DECORE (Deep Earth chemistry at the core) war es, die Ur-Differenzierung der Erden während Akkretion und Ausbildung ihres Kerns zu untersuchen. Es untersuchte, wie Akkretionsmaterial, das aus Gestein und eisenreichen Metall besteht, schmolz und den Metallteil aus dem Gestein abschied, um den Kern und den Silikatmantel (Magmaozean) zu bilden. Die Forscher gingen der Entwicklung siderophiler Spurenelemente und der Einbettung leichter Atomelemente in den Kern nach und wie diese verbunden wurden. Siderophile Spurenelementkonzentrationen im Mantel und Lichtelementkonzentration im Kern können nämlich mithilfe von Geochemie und Geophysik gemessen werden, um wichtige Zwänge bei der Kernbildung zu aufzuweisen. Die Wissenschaftler verwendeten Hochdruck-Hochtemperatur-Vorrichtungen, zu denen großvolumige Pressen und durch Laser erhitzte Ambosszellen gehören, um die Bedingungen tief in der Erde zu reproduzieren. Dadurch konnte zum ersten Mal der gesamte Tiefenbereich (Druck und Temperatur), bei dem der Kern sich gebildet hat, abgedeckt werden. Die Ergebnisse zeigten, dass die Kernbildung in einem FeO-reichen Magmaozean die wahrscheinlichste Lösung ist. Sauerstoff ist ein wichtiges leichtes Element im Kern, der kleinere Mengen an Silizium enthält. Das Szenario der Kernbildung in einem derartigen oxidierten Magmaozean, der sich im Laufe der Zeit verringerte, bot einen praktikablen Mechanismus, um die Reduktion des Magmaozeans durch die Einbettung von Sauerstoff in den Kern zu erklären. Es bot auch eine bessere Erklärung für die Aufteilung der Elemente Chrom (Cr) und Vanadium (V). Aus einer geophysikalischen Perspektive zeigten die Berechnungen, dass Sauerstoff das einzige Element war, das immer im äußeren Kern erforderlich ist um seiner seismologischen Geschwindigkeit und den Dichteprofilen zu entsprechen. Daher unterstützte die geophysikalische Voraussetzung eines sauerstoffreichen äußeren Kerns die Hypothese der Akkretion und Kernbildung in einer oxidierten Umgebung. DECORE-Wissenschaftler stellten auch fest, dass diese oxidierte Umgebung der Oxidationsstufe von Asteroiden 4 Vesta ähnlich ist, der ein typisches Objekt ist, von dem angenommen wird, dass sich daraus die Erde akkretiert hat.
Schlüsselbegriffe
Erde, Kern, DECORE, Akkretion, Silikat, Mantel, Magmaozean, siderophile, großvolumige Pressen, Amboss Zelle, 4 Vesta
