چرا طلا از هسته زمین نشت می‌کند؟ تحلیل کشفی تازه درباره حرکت فلزات گرانبها به‌سوی سطح

از دل یک فوران آتشفشانی در هاوایی، تکه‌سنگی بازمانده از اعماق سیاره به سطح رسید. در ظاهر، چیزی جز بازالت نبود؛ اما برای دانشمندان، حکم روزنه‌ای به دنیای زیرین را داشت. پژوهشی دقیق روی این سنگ نشان داد که اثری از روتنیومِ کمیاب (Ruthenium) در آن نهفته است، اما نه هر روتنیومی؛ این ایزوتوپ خاص، نشانی از هستهٔ زمین داشت. با بهره‌گیری از روش‌های نوین، دانشمندان دریافتند که فلزات سنگین و گرانبهایی چون طلا، پلاتین، و رودیوم از قلب زمین به سوی سطح راه یافته‌اند. این کشف تنها یک نکته ژئوشیمیایی نیست؛ بلکه روایتی تازه از پویایی زمین، منشأ فلزات گرانبها، و تاریخ پیدایش قاره‌ها را مطرح می‌کند.

نشت طلا از هسته: کشف اتفاقی یا گام بزرگ علمی؟

یافته‌ها نشان می‌دهد که طلا و سایر فلزات سنگین از عمق حدود ۲۹۰۰ کیلومتری، یعنی مرز هسته و گوشته، به سطح می‌رسند؛ سفری که با جریان‌های ماگماییِ همرفت (convection) ممکن شده است.

چه میزان طلا در هسته زمین وجود دارد؟

در نگاه کلی، طلای موجود در پوسته زمین تنها بخش ناچیزی از گنجینه‌ای است که سیاره‌مان در اختیار دارد. برآوردها نشان می‌دهد که بیش از ۹۹٪ طلای زمین در هسته فلزی آن نهفته است؛ به حدی که اگر آن را بیرون بکشیم، می‌توان همه خشکی‌های زمین را با لایه‌ای ۵۰ سانتی‌متری از طلا پوشاند. این تمرکز فلزات در هسته، حاصل «فاجعه آهن» (iron catastrophe) در دوران ابتدایی شکل‌گیری زمین است؛ زمانی که عناصر سنگین درون سیاره مذاب به پایین‌تر رفته و در هسته متمرکز شدند.

منشأ فلزات گرانبها: فضا یا زمین؟

اگرچه پیش‌تر گمان می‌رفت بیشتر فلزات گرانبها از طریق برخورد شهاب‌سنگ‌ها به زمین رسیده‌اند، اما شواهدی از نشت هلیوم ابتدایی (primordial helium) و ایزوتوپ‌های آهن از هسته نیز وجود داشت. با این حال، هنوز مشخص نبود که چه میزان از فلزات گرانبها واقعاً از هسته نشئت می‌گیرند. پاسخ در ایزوتوپ‌های روتنیوم نهفته بود؛ عنصری سنگین و کمیاب که درون زمین و در فضا به شکل‌های متفاوتی یافت می‌شود.

فناوری‌ای برای دیدن ردپای روتنیوم از هسته

ایزوتوپ‌های روتنیوم در سطح زمین و در هسته، تفاوت‌هایی جزئی اما تعیین‌کننده دارند. نیلز مسلینگ و تیمش با توسعه تکنیک‌های تحلیلی نو، توانستند این تفاوت‌ها را در نمونه‌های سنگی از هاوایی شناسایی کنند. مقدار بالای ایزوتوپ روتنیوم-۱۰۰ (^100Ru) در این سنگ‌ها، نشانی بود از منشأ هسته‌ای آن. این یافته نشان داد که عناصری با خاصیت سیدروفیل (siderophile) – یعنی تمایل شدید به ترکیب با آهن – مانند طلا، پلاتین، پالادیوم و رودیوم، در حال ترک هسته و ورود به گوشته‌اند.

پیام علمی این کشف برای شناخت زمین‌های سنگی

این یافته تنها درباره زمین نیست؛ بلکه می‌تواند پنجره‌ای باشد به درک بهتر از سایر سیارات سنگی. اکنون روشن شده که هسته زمین بر خلاف آنچه پیش‌تر فرض می‌شد، سامانه‌ای بسته و منزوی نیست. بلکه بخشی از فلزات موجود در پوسته، از عمق‌ترین لایه‌های زمین سرچشمه می‌گیرند. ماتیاس ویلبولد (Matthias Willbold)، زمین‌شیمی‌دان دیگری از دانشگاه گوتینگن، تأکید می‌کند که حجم عظیمی از مواد اَبَرداغ در مرز گوشته و هسته، که صدها کوادریلیون تُن تخمین زده می‌شود، از این مرز برخاسته و به سطح رسیده‌اند و جزایری مانند هاوایی را شکل داده‌اند.

این جریان رو به بالا نه‌تنها فلزات کمیاب را با خود حمل کرده، بلکه نشانه‌ای از پویایی ساختاری زمین از اعماق تا سطح است. از نگاه ژئوشیمیایی، این یافته مسیر تازه‌ای برای مطالعه رفتار ایزوتوپ‌های سنگین و عناصر نایاب در فرایندهای درونی سیاره‌ای گشوده است.

❓ سؤالات رایج (FAQ)

آیا واقعاً طلا از هسته زمین به سطح نشت می‌کند؟
بله، پژوهشگران نشانه‌هایی از ایزوتوپ‌های فلزات گرانبها مانند روتنیوم را در سنگ‌های آتشفشانی پیدا کرده‌اند که منشأ آن‌ها از هسته زمین است.

چگونه دانشمندان به این نتیجه رسیدند؟
با تحلیل دقیق ایزوتوپ‌های روتنیوم (^100Ru) در بازالت‌های هاوایی و مقایسه با ایزوتوپ‌های سطحی، مشخص شد که بخشی از این فلزات از عمق زمین آمده‌اند.

آیا می‌توان طلا را مستقیماً از هسته زمین استخراج کرد؟
خیر، اگرچه طلا در حال نشت از هسته است، اما سرعت آن بسیار پایین است و نمی‌توان به آن دسترسی مستقیم داشت.

منشأ اصلی طلا در پوسته زمین چیست؟ برخورد شهاب‌سنگ‌ها یا هسته؟
هر دو منشأ در شکل‌گیری طلا نقش دارند، اما این پژوهش نشان می‌دهد که بخشی از طلا مستقیماً از هسته زمین می‌آید، نه فقط از برخوردهای کیهانی.

این کشف چه اهمیتی برای آینده علوم زمین دارد؟
نشان می‌دهد که تبادل میان هسته و گوشته بیشتر از آن چیزی است که پیش‌تر تصور می‌شد و می‌تواند ساختار درونی سیارات سنگی دیگر را نیز بهتر روشن کند.

منبع: Nature