德国哥廷根大学地球化学家在《自然》杂志上发表的一项新的研究，揭示了一个惊人的发现：包括黄金和钌在内的贵金属正在通过夏威夷等火山热点从地核泄漏到地表。
这一发现提供了确凿的数据来支持关于我们星球内部运作的长期理论，并暗示地球表面与其核心之间的联系比以前认为的要动态得多。
钌揭示了通往核心的隐藏途径
研究人员专注于海洋岛屿的玄武岩（OIB），这是一种由深地幔柱形成的火山岩。特别是，他们分析了来自基拉韦厄火山和洛伊希火山等夏威夷火山的样本，这些火山位于地幔柱顶部，据信起源于地表以下约 3,000 公里的核心的地幔边界附近。
该团队使用高精度质谱法测量了两种关键元素的同位素异常：钌（100Ru）和钨 （182W）。钌是一种在岩心中比在地幔中含量更高的金属，它的作用类似于示踪剂。熔岩样本中存在升高的 100Ru，超出了已知地幔来源的预期，表明来自地核的物质正在通过这些羽流输送到地表。
研究人员在夏威夷熔岩中观察到明显过量的 s 过程 Ru 同位素，并指出这是与行星核心早期形成相关的同位素类型。根据这项研究，“不到 0.3% 的岩心衍生成分就足以解释异常”，这意味着岩心与表面的微妙但可测量的交换。
新发现的巨大影响
虽然到达地表的岩心衍生材料的数量微乎其微，但其影响却是显着的。几十年来，科学家们一直认为，在45亿年前地球形成后，该核心与地球的其他部分进行了化学隔离。但这项研究表明，岩心可能仍在为地幔贡献微量元素，进而为地壳贡献微量元素。
从地质学角度来说，这是个大新闻。地球内部可能并不像我们想象的那么划分。相反，该研究支持地球化学反馈循环的想法——通过火山活动在数百万年内将少量岩心材料回收到地表。
这一发现建立在之前的研究的基础上，这些研究在与羽流相关的玄武岩中发现了负钨异常（μ182W），但无法明确地将其追溯到岩心。现在，随着钌同位素提供了更清晰的特征，岩心泄漏的理由更加有力。
核心中有黄金——只是不用于采矿
围绕这个故事的大部分公众兴趣都集中在隐藏在地核中的巨大理论黄金储量上。根据媒体报道中引用的估计以及从地幔和地壳数据中推断出来的估计，岩心可能拥有多达300亿吨黄金。
尽管科学家们看到了核心材料到达地表的同位素证据，但该研究强调，这不是一个商业机会，而是一个科学机会。鉴于3,000 公里的过热岩石将其与地表隔开，以目前的技术无法直接进入岩心。任何开采岩心的尝试还是“科幻小说”。
尽管如此，这些核心特征为了解我们从未能够直接观察到的地球部分提供了一个宝贵的窗口。
火山作为自然实验室
研究人员没有钻入地球，而是提出了一种不同的方法：将火山视为天然天文台。夏威夷、留尼汪岛和加拉帕戈斯群岛等热点地区是研究地球深部物质运动的理想地点。
它们的熔岩流可能包含数千公里以下的地球化学快照。通过跟踪不同羽流和位置的同位素模式，科学家可以绘制岩心衍生材料如何移动并与地幔混合的地图。
这为理解地球的内部动力学、地层的形成及其结构的长期演变开辟了新的途径。它甚至可能有助于完善地球和其他岩石行星上的行星形成模型。
核心特征可能延伸到地球之外
这项研究更有趣的角度之一是它如何应用于其他行星。如果地球的核心通过地幔柱泄漏同位素，那么值得问问火星或金星上是否发生过类似的过程，它可以帮助解释我们看到但无法解释的某些表面特征或化学特征。
未来的行星任务可能会使用目前应用于地球热点的相同原理，在火星火山岩或金星地壳中寻找类似的同位素异常。
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