Тепловая эволюция ядра Земли в период его формирования с учетом выделения тепла от короткоживущих радиоизотопов 26Al и 60Fe
Аннотация
Памяти нашего научного руководителя и учителя Юрия Васильевича Хачая.
Объект исследования. На основе предложенного ранее в работах В.Н. Анфилогова и Ю.В. Хачая двухстадийного механизма гетерогенной аккумуляции Земли исследуется тепловая эволюция ядра в период его формирования, учитывающая помимо выделения тепла от 26Al, содержание которого установлено с достаточно надежной точностью, также и тепла от 60Fe.
Материалы и методы исследования. Используются методы математического моделирования. Вычисления проводились для трех оценок фракционного содержания радиоизотопа 60Fe к стабильному 56Fe на время образования CAI (Ca-Al-Inclusions, богатые кальцием и алюминием включения, обнаруженные в углистых хондритах), взятых по материалам различных авторов.
Результаты. Численные эксперименты показали варианты распределения температуры и температуры плавления на разных этапах формирования ядра для различного отношения 60Fe/56Fe.
Выводы. Центральная область формирующегося ядра может оставаться проплавленной даже к концу его аккумуляции. И, как следствие, в этой области на это время сохраняются условия для свободной тепловой конвекции и, соответственно, для реализации механизма МГД-динамо.
Ключевые слова
Об авторах
А. Н. Антипин
Институт геофизики, УрО РАН
Россия
Россия
620016, Екатеринбург, ул. Амундсена, 100
М. Г. Миндубаев
Институт геофизики, УрО РАН
Россия
Россия
620016, Екатеринбург, ул. Амундсена, 100
Список литературы
1. Антипин А.Н. (2015) Модель трехмерного распределения температуры при аккумуляции Земли с учетом адиабатического сжатия и случайного распределения падающих тел. Мониторинг. Наука и технологии, 4, 6-20.
2. Анфилогов В.Н., Хачай Ю.В. (2005) Возможный вариант дифференциации вещества на начальном этапе формирования Земли. Докл. АН, 403(6), 803-806.
3. Анфилогов В.Н., Хачай Ю.В. (2012) Дифференциация вещества мантии в процессе аккумуляции Земли и формирование первичной земной коры. Литосфера, 6, 3-13.
4. Анфилогов В.Н., Хачай Ю.В. (2013) Эволюция ядра и силикатных оболочек в процессе гетерогенной аккумуляции Земли. Литосфера, 4, 146-153.
5. Костицын Ю.А. (2012) Возраст земного ядра по изотопным данным: согласование Hf-W и U-Pb систем. Геохимия, 6, 531-554.
6. Любимова Е.А. (1968) Термика Земли и Луны. М.: Наука, 280 с.
7. Сафронов В.С. (1969) Эволюция допланетного облака и образование Земли и планет. М.: Наука, 168 с.
8. Сергеев В.Н. (2017) Радиогенное тепло Земли в период ее роста. Динамические процессы в геосферах. Сб. науч. тр. ИДГ РАН. Москва: Графитекс, 9, 93-98.
9. Стейси Ф. (1972) Физика Земли. М.: Мир, 342 с.
10. Хачай Ю.В., Анфилогов В.Н., Антипин А.Н. (2015) Механизмы конвекции в растущем ядре Земли и их проявление в остаточной намагниченности земных метеоритов. Глубинное строение, геодинамика, тепловое поле Земли, интерпретация геофизических полей. Мат-лы конф. Восьмые науч. чт. Ю.П. Булашевича. Екатеринбург, 350-353.
11. Agnor C.B., Canup R.M., Levinson H.F. (1999) On the chara-cter and consequences of large impacts in the late stage of terrestrial planet formation. Icarus, 142(1), 219-237.
12. Anfilogov V.N., Khachay Yu. (2015) Some Aspects of the Formation of the Solar System. Springer, Cham, Hei-delberg, N. Y., Dordrecht, London. Springer, 75 p.
13. Bryson J.F.J., Nichols C.I.O., Herrero-Albillos J., Kronast F., Kasama T., Alimadadi H., V. der Laan G., Nimmo F., Harrison R.J. (2015) Long-lived magnetism from solidification-driven convection on the Pallasite parent body. Nature, 517, 472-475.
14. Christensen U.R., Aubert J., Cardin P., Dormy E., Gibbons S., Glatzmaier G.A., Grote E., Honkura Y., Jones C., Kono M., Matsushima M., Sakuraba A., Takahashi F., Tilgner A., Wicht J., Zhang K. (2001) A numerical dynamo benchmark. Phy. Earth Planet. Inter., 128, 25-34.
15. Merk R., Breuer D., Spohn T. (2002) Numerical modeling of 26 Al-induced radioactive melting of asteroids considering accretion. Icarus, 159(1), 183-191.
16. Nimmo F. (2015) Thermal and Compositional Evolution of the Core. Treatise on Geophysics. 2nd Ed. Editors-in-Chief: G. Schubert. Elsevier, 9. Evolution of the Earth, 201-219.
17. Quitte G., Latkoczy C., Halliday A.N., Schonbachler M., Gunther D. (2005) Iron-60 in the Eucrite parent body and the initial 60Fe/56Fe of the solar system. LPSC-XXXVI. Abstract, 1827.
18. Roberts P.H., Glatzmaier G.A. (2000) Geodynamo theory and simulations. Rev. Modern Phys., 72(4), 1081-1123.
19. Roberts P.H., Glatzmaier G.A. (2001) The geodynamo, past, present and future. Geophys. Astrophys. Fluid Dynamics, 94, 47-84.
20. Scheinberg A., Fu R.R., Elkins-Tanton L.T., Weiss B.P. (2015) Asteroid differentiation: Melting and large-scale structure. Asteroids IV (P. Michel et al., eds), 533-552.
21. Stanley S., Bloxham J. (2006) Numerical dynamo models of Uranus' and Neptune's magnetic fields. Icarus, 184, 556-572.
22. Tang H., Dauphas N. Abundance, distribution, and origin of 60Fe in the solar protoplanetary Disk. (2012) Earth Planet. Sci. Lett., 359-360, 248-263.
23. Tarduno A.J., Cottrell R.D., Nimmo F., Hopkins J., Voronov J., Erickson A., Blackman E., Scott E.R.D., McKinley R. (2012) Evidence for a Dynamo in the Main Group Pallasite Parent Body. science, 338, 939-942.
24. Tarduno A.J., Cottrell R.D., William J., Davis W.J., Nimmo F., Bono R.K. (2015) A Hadean to Paleoarchean geo-dynamo recorded by single zircon crystals. sciences, 349, 521-524.
25. Wadhwa M.G., Srinivasan G., Carlson R.W. (2006) Timescales of Planetesimal Differentiation in the Early Solar System. Meteorites and the Early Solar System II. (Eds D.S. Lauretta, H.Y. McSween), 715-736.
26. Walter M.J., Tronnes R.G. (2004) Early earth differentiation. Earth Planet. Sci. Lett., 225(3), 253-269.
27. Weiss B.P., Berdahl J.S., Elkins-Tanton L., Stanley S., Lima E.A., Carporzen L. (2008) Magnetism on the angrite parent body and the early differentiation of planetesimals. science, 322, 713-716.
Для цитирования:
Антипин А.Н., Миндубаев М.Г. Тепловая эволюция ядра Земли в период его формирования с учетом выделения тепла от короткоживущих радиоизотопов 26Al и 60Fe. Литосфера. 2021;21(2):256-261. https://doi.org/10.24930/1681-9004-2021-21-2-256-261
For citation:
Antipin A.N., Mindubaev M.G. Thermal evolution of the Earth's core during its formation taking into account heat release from the short-lived radioisotopes 26Al and 60Fe. LITHOSPHERE (Russia). 2021;21(2):256-261. (In Russ.) https://doi.org/10.24930/1681-9004-2021-21-2-256-261
Просмотров: 52
Послать статью по эл. почте 