Все радиоактивные металлы внутри ядра Земли — как они повлияют на конвекцию?

Что касается моего недавнего вопроса , эта альтернативная Земля по-прежнему имеет ядро, состоящее на 84% из железа, но остальные 16% содержат самые высокие концентрации всех известных видов тяжелых металлов (определяемых высоким атомным номером и весом, а также удельным весом). больше 5), включая 100% всех 34 видов металлов, настолько нестабильных, что они радиоактивны, таких как плутоний, уран и стронций.

К этому сценарию возникло бы много вопросов, но давайте сузим его до одного фокуса — мантии Земли. Мантия — это место, где мы находим действие конвекции, причину, по которой внешняя оболочка Земли движется в виде нескольких частей или плит.

введите описание изображения здесь

В альтернативной Земле, где все радиоактивные металлы находятся внутри ядра, повлияет ли это каким-либо образом на процесс конвекции? Если да, то как?

Ответы (2)

Радиоактивных металлов не было бы в ядре

Первичные тяжелые радиоактивные металлы химически не реагируют с железом, но реагируют с кислородом. Следовательно, большинство из них образуют соединения, не такие тяжелые, как тяжелые металлы в вашем определении.

Большая часть тепла, которое вы получите от ядра, будет исходить от четырех металлов ( см. этот пост на ES.SE для получения дополнительной информации ):

  • Уран-235 с периодом полураспада 0,703 миллиарда лет.
  • Калий 40 с периодом полураспада 1,277 миллиарда лет,
  • Уран-238 с периодом полураспада 4,468 миллиарда лет.
  • Торий 232 с периодом полураспада 14,056 миллиарда лет.

Эти металлы будут образовывать соединения, которые уже не будут такими плотными, как тяжелые металлы, и, таким образом, попадут в категорию « камень» в ответе Гимелиста на ваш последний вопрос .

Повторный цикл плавления, предложенный в вашем вопросе, фактически увеличит концентрацию радиоактивных минералов в земной коре и уменьшит их в ядре. Таким образом, по сравнению с нашей Землей, ваша планета будет иметь меньше радиоактивного тепла в ядре. Таким образом, будет меньше разницы температур в мантии и меньше конвекции.

Трудно определить, какое влияние это оказывает на геомагнетизм и тектонику плит, но они не кажутся хорошими для жизни на планете.

Ответ Kingledion точен: металлы не разделятся на ядро. Единственный способ поместить радиоактивные металлы (т.е. U, Th и K) в ядро, это понизить фугитивность кислорода планеты в целом. С точки зрения непрофессионала: избавиться от кислорода.

Хорошо известно, что щелочные металлы (в том числе радиоактивный калий), торий и уран будут больше выделяться в жидкости, богатые железом и/или сульфидами, если вокруг будет не хватать кислорода. Например:

Экспериментальное разделение урана между жидким сульфидом железа и жидким силикатом: последствия для радиоактивности в ядре Земли

Истощение калия и натрия в мантиях Марса, Луны и Весты при образовании ядра

Вот СЭМ-изображение одного из моих собственных экспериментов с кислородным голоданием, где вы можете увидеть крошечные железные «капли» внутри силикатного расплава (назовем его «камень»). Это железо концентрирует натрий, который является аналогом калия.

введите описание изображения здесь

Так что теоретически это возможно, но нехватка кислорода приведет к двум вещам:

  1. Ваше ядро ​​будет больше, потому что больше железа останется в виде «металла», а не окислится до «камня».

  2. На вашей планете не будет свободного кислорода. Это будет иметь серьезные последствия для возможности появления продвинутых форм жизни, какими мы их знаем.

«На вашей планете не будет свободного кислорода». Почему нет? Свободный кислород обусловлен биологией, а не геологией.
@KevinKostlan свободный кислород является результатом воздействия биологии на геологию, что позволяет извлекать кислород. Если вокруг нет кислорода в какой бы то ни было форме, биология не может его извлечь. Кислород не появляется из ниоткуда.
Вы говорите, что вам пришлось бы удалить столько кислорода, чтобы не образовывалась вода (чтобы биология извлекала O2)?
Может быть, ледяной планетезималь врежется в землю после того, как планета уже дифференцировалась и заперла достаточное количество металла в ядре?