rozpad | Svět2000

Zjistili jsme, jak se diamanty dostávají na povrch a možná nám to napoví, kde je hledat

29. 7. 2023 Adam Walko 0 komentářů 4 min read 4027 Zobrazení Afrika, cykly, diamanty, drahé kameny, JIžní Amerika, kimberlity, litosféra, magma, rozpad, Severní Amerika, tektonické desky, těžba, zemský povrch

Budoucnost TOP 10 Věda

Vědci si dříve nebyli jisti, jak se drahé kameny dostávají na zemský povrch

„Diamanty jsou věčné.“ Tento ikonický slogan, vytvořený pro velmi úspěšnou reklamní kampaň ve 40. letech 20. století, prodával drahé kameny jako symbol věčného závazku a jednoty. Nový výzkum, který provedli vědci z různých zemí a který byl publikován v časopise Nature, však naznačuje, že diamanty mohou být také znamením rozpadu. Tedy rozpadu zemských tektonických desek. Dokonce může poskytnout vodítko k tomu, kde je nejlépe hledat.

Diamanty, které jsou nejtvrdšími přírodními kameny, vyžadují ke svému vzniku intenzivní tlaky a teploty. Těchto podmínek je dosaženo pouze v hlubinách Země. Jak se tedy dostanou z hlubin Země na povrch?

Diamanty jsou vynášeny nahoru v roztavených horninách neboli magmatech zvaných kimberlity. Až dosud jsme nevěděli, jaký proces způsobil, že kimberlity náhle vystřelily skrz zemskou kůru, když strávily miliony nebo dokonce miliardy let ukryté pod kontinenty.

Cykly superkontinentů

Většina geologů se shoduje na tom, že explozivní erupce, které uvolňují diamanty, probíhají synchronně se superkontinentálním cyklem: opakujícím se vzorcem tvorby a fragmentace pevnin, který určuje miliardy let historie Země.

O přesných mechanismech, které jsou základem tohoto vztahu, se však vedou diskuse. Objevily se dvě hlavní teorie.

Jedna navrhuje, že kimberlitová magmata využívají „rány“, které vznikají při roztahování zemské kůry nebo při rozpadu desek pevných hornin pokrývajících Zemi, známých jako tektonické desky. Druhá teorie zahrnuje plášťové plumy, kolosální výrony roztavené horniny z hranice jádra a pláště, která se nachází asi 2 900 km pod povrchem Země.

Zobrazení vnitřní struktury Země

Obě představy však nejsou bez problémů. Za prvé, hlavní část tektonické desky, známá jako litosféra, je neuvěřitelně pevná a stabilní. To ztěžuje pronikání zlomů, které by umožnily vyplavování magmatu.

Kromě toho mnohé kimberlity nevykazují chemické „příchutě“, které bychom očekávali u hornin pocházejících z plášťů.

Naopak se předpokládá, že při vzniku kimberlitů dochází k mimořádně nízkému stupni tavení plášťových hornin, často méně než 1 %. Je tedy zapotřebí jiný mechanismus. Naše studie nabízí možné řešení této dlouholeté hádanky.

Nasadili jsme statistickou analýzu, včetně strojového učení, aplikace umělé inteligence, abychom forenzně prozkoumali souvislost mezi rozpadem kontinentu a kimberlitovým vulkanismem. Výsledky naší globální studie ukázaly, že k erupcím většiny kimberlitových sopek došlo 20 až 30 milionů let po tektonickém rozpadu zemských kontinentů.

Navíc naše regionální studie zaměřená na tři kontinenty, kde se nachází nejvíce kimberlitů – Afriku, Jižní Ameriku a Severní Ameriku, toto zjištění potvrdila. Přidala také důležitou stopu: vyvřeliny kimberlitů mají tendenci se v průběhu času postupně stěhovat z okrajů kontinentů do jejich nitra, a to stejnou rychlostí napříč kontinenty.

To vyvolává otázku: Jaký geologický proces by mohl tyto zákonitosti vysvětlit? Abychom tuto otázku vyřešili, použili jsme několik počítačových modelů, které zachycují komplexní chování kontinentů při jejich rozpínání spolu s konvektivními pohyby v podkladovém plášti.

Kráter Halema’uma’u
Dosud nebylo jasné, jak se roztavená hornina nesoucí diamanty dostala z hlubin Země na povrch.

Domino efekt

Návrh zní, že domino efekt může vysvětlit, jak rozpad kontinentů nakonec vede ke vzniku kimberlitového magmatu. Během riftingu je malá oblast kontinentálního kořene, oblasti tlustých hornin nacházejících se pod některými kontinenty, narušena a propadá se do podložního pláště.

Dochází zde k propadání chladnějšího materiálu a vyzdvihování horkého pláště, což způsobuje proces nazývaný konvekce řízená okraji. Naše modely ukazují, že tato konvekce spouští řetězec podobných proudění, která migrují pod blízký kontinent.

Naše modely ukazují, že při pohybu podél kontinentálního kořene tyto rušivé toky odstraňují z podloží kontinentální desky značné množství hornin o tloušťce desítek kilometrů.

Různé další výsledky našich počítačových modelů pak postupně ukazují, že tento proces může ve správném množství spojit potřebné složky, které spustí právě takové tání, aby vznikly kimberlity bohaté na plyn. Jakmile se vytvoří a díky velkému vztlaku, který zajišťuje oxid uhličitý a voda, může magma rychle stoupat k povrchu a nést svůj drahocenný náklad.

Vědci vytvářejí jádro ve tvaru dýně, mizí v nanosekundách

16. 4. 2022 Iveta Mauci, šéfredaktorka a licencovaná autorka vědeckých zpráv NASA, ESO, ESA, AAAS a EurekAlert 3 min read 299 Zobrazení Finsko, nanosekundy, podivné jádro, rozpad, utecium-149

Technologie TOP 10

Lutecium-149 prochází vzácným typem radioaktivního rozpadu

Fyzici ve Finsku vytvořili atomové jádro ve tvaru dýně, které odhazuje protony ve vzácném druhu radioaktivního rozpadu. Jádro, lutecium-149, má podle PhysicsWorld nejkratší poločas rozpadu ze skupiny radioaktivních prvků nazývaných protonové zářiče. Polovinu radioaktivity ztrácí (rozpadá se na jiné prvky) za pouhých 450 nanosekund, oznámili fyzici 16. března v časopise Physical Review Letters.

Lutecium je prvek vzácných zemin, který se objevuje ve své přirozeně se vyskytující formě jako stříbřitý kov se 71 protony a 71 neutrony ve svém jádru. Obvykle se vyskytuje vedle kovového prvku ytterbium v zemské kůře. V 80. letech 20. století vědci pozorovali izotop lutecia – variaci atomu s různým počtem neutronů v jádře – známý jako lutecium-151, který se rozkládá a odhazuje proton ze svého jádra, když je v základním stavu. Základní stav je nejnižší úroveň energie, kterou mohou mít elektrony atomu, a jeho nejstabilnější konfigurace. Emise protonů je vzácná a lutecium-151 bylo prvním pozorovaným izotopem, který emitoval protony, zatímco se rozkládal ve stabilním základním stavu.

Studium rozpadu protonů umožňuje výzkumníkům nahlédnout do jádra atomu a pochopit, jak se protony a neutrony spojují. V rámci této linie výzkumu Kalle Auranen, postdoktorandský výzkumník ve fyzice na univerzitě v Jyväskylä, a jeho kolegové vytvořili nový izotop lutecia, lutecium-149, který má ve svém jádru 71 protonů a 78 neutronů. Zjistili, že lutecium-149 je ještě podivnější než bylo lutecium-151. Jednak jeho jádro není úhledná koule, ale spíše podlouhlá zmáčknutá koule, která vypadá trochu jako dýně. Toto je známé jako zploštělé zkreslení a lutecium-149 je nejvíce zdeformované jádro, jaké kdy bylo naměřeno.

Poločas rozpadu lutetia-149 je také výrazně kratší než poločas rozpadu lutetia-151 80,6 milisekund. Výzkumníci vytvořili izotop vypálením izotopu niklu, niklu-58, na izotop ruthenia, ruthenium-96, podle PhysicsWorld. Nový izotop lutecia se rozpadá na ytterbium-148, které samo o sobě nevydrží dlouho: má poločas rozpadu 250 milisekund.

Podle PhysicsWorld by mohlo být možné vytvořit lutecium-148, které by mohlo vydržet o něco déle než lutecium-149.

Zdroj: PhysicWorld