Долгое время предполагалось, что водород, гелий и литий были единственными химическими элементами, существовавшими во время Большого взрыва, когда образовалась Вселенная, и что взрывы сверхновых несут ответственность за превращение этих элементов в более тяжелые.
Исследователи из Японии и Канады предположили, что некоторые из тяжелых химических элементов образовались глубоко в мантии Земли благодаря конвекции, обусловленной тектоникой плит.
Группа ученых опубликовала в научном журнале AIP Advances альтернативную модель образования азота, кислорода и воды, основанную на истории атмосферы Земли.
Авторы работы утверждают, что 25 элементов с атомными номерами меньше, чем у железа (26), могли быть созданы в результате эндотермической ядерной трансмутации двух ядер – углерода и кислорода, заключенных в естественное решетчатое ядро арагонита нижней мантии Земли при высоких температурах и давлениях во время субдукции литосферы, которая происходит при сближении двух тектонических плит.
По словам исследователей, этот процесс сопровождается генерацией нейтрино и находится под влиянием возбужденных электронов, генерируемых в результате скольжения во время эволюции суперконтинента, мантийной конвекции, вызванной столкновениями крупных астероидов, и ядерного синтеза в ядре Земли.
«Наше исследование предполагает, что сама Земля смогла создать более легкие элементы путем ядерной трансмутации, – говорит Микио Фукухара из Университета Тохоку в Японии, один из авторов работы. – Ранее предполагалось, что все эти элементы произошли от взрывов сверхновых, в то время как мы постулируем дополнительную теорию».
Фукухара отмечает, что работа группы его коллег окажет значительное влияние на область геофизики и может «указать возможные направления исследований для потенциала создания элементов, необходимых для будущего освоения космоса».
Сечение внутренней структуры Земли: кора, верхняя и нижняя мантия, внешнее и внутреннее ядро. Иллюстрация Mikio Fukuhara, Alexander Yoshino, Nobuhisa Fujima.