How did iron become scattered throughout Earth's 2,000-mile (3,200km) thick mantle more than four billion years ago? That's a question that has puzzled scientists, with most thinking asteroid impacts were the cause, but now a new theory has been presented - iron rain. By re-analysing the vapourisation point of iron, a study has determined that conditions on early Earth would have caused iron to rain down on the ground. Scientists in New Mexico have a new theory for the origin of Earth's iron. Research suggests iron would have turned into vapour when meteorites hit the young Earth, as shown in the artist's impression above. The vapour would then have drifted up in plumes, condensed and then rained down on the surface of our planet . The research was conducted with the Z machine at Sandia National Laboratories in Albuquerque, New Mexico. The machine is the most powerful producer of pulses of electrical energy on Earth. By studying the shock pressure required to vapourise iron, they found the value was 40 per cent less than previously thought. Astrophysicists say this lower pressure - 507 gigapascals (GPa) compared to 887 GPa - was easily achieved during the latter stages of Earth's formation. 'Because planetary scientists always thought it was difficult to vapourise iron, they never thought of vapourisation as an important process during the formation of Earth and its core,' said principal investigator Dr Rick Kraus. The researchers created a target - consisting of an iron plate 0.008in (5mm) square and 200 microns thick - against which they launched aluminum flyer plates travelling up to 16 miles (25km) per second. At this impact pressure, the powerful shock waves created in the iron cause it to compress, heat up and vapourise. The results showed that the vapourisation threshold for iron is 40 per cent lower than previously thought. 'But with our experiments, we showed that it's very easy to impact-vapourise iron.' The result of this would have been that a solid piece of iron, after impacting Earth perhaps as part of an asteroid, would disperse into an iron vapour due to the force of the impact. Earth is thought to have been pummelled by asteroids during the Late Heavy Bombardment period, 4.1 to 3.8 billion years ago. Forming clouds across the surface, the vapour would then rain down onto the ground and mix with the mantle, which was molten at the time. 'This changes the way we think of planet formation, in that instead of core formation occurring by iron sinking down to the growing Earth's core in large blobs (technically called diapirs), that iron was vapourised, spread out in a plume over the surface of Earth and rained out as small droplets,' said Dr Kraus. 'The small iron droplets mixed easily with the mantle, which changes our interpretation of the geochemical data we use to date the timing of Earth's core formation.' The research, which found iron vapourised at values 40 per cent lower than thought, was conducted with the  Z machine (pictured) at Sandia National Laboratories in Albuquerque, New Mexico. The machine is the most powerful producer of pulses of electrical energy on Earth . In previous theories, it was thought that iron arrived from collisions between Earth and planetesimals - rocks ranging in size from several metres to hundreds of kilometres in diameters. This would have happened in Earth's late formative stages more than four billion years ago, with the iron being sent bullet-like into the region between the core and crust - the mantle. But if that were true, then the moon would also have similar amounts of iron in its mantle, as it underwent the same bombardment - but this does not appear to be the case. This led the scientists to their new conclusion - and they add that the moon's gravity would have been too weak for it to have held onto iron rain-bearing vapour, like Earth. This accounts for the lack of iron seen scattered in the moon's mantle. According to the scientists, the moon's gravity would have been too weak for it to have held onto iron rain-bearing vapour, like Earth, during the Late Heavy Bombardment period (artist's impression of moon shown). This accounts for the lack of iron seen scattered in the moon's mantle .
Scientists in New Mexico have a new theory for origin on Earth's iron .
Previously it was unclear how iron was scattered throughout the mantle .
But research suggests the vapourisation point of iron is lower than thought .
This means it would have turned into vapour when rocks hit early Earth .
It would have drifted up in plumes and then rained down on the surface .
כיצד התפזר ברזל במעטפת העבה של כדור הארץ, בת 2,000 מייל (3,200 ק"מ) לפני יותר מארבעה מיליארד שנים? זו שאלה שהפתיעה מדענים, כשרובם חושבים שפגיעות אסטרואידים היו הגורם, אבל כעת הוצגה תיאוריה חדשה - גשם ברזל. על ידי ניתוח מחדש של נקודת האידוי של ברזל, מחקר קבע שהתנאים בכדור הארץ המוקדם היו גורמים לברזל לרדת על הקרקע. למדענים בניו מקסיקו יש תיאוריה חדשה למקור הברזל של כדור הארץ. מחקרים מראים כי ברזל היה הופך לאדים כאשר מטאוריטים פגעו בכדור הארץ הצעיר, כפי שמוצג בהתרשמותו של האמן למעלה. האדים היו נסחפים למעלה בנוצות, מתעבות ואז יורד גשם על פני הכוכב שלנו. המחקר נערך עם מכונת Z במעבדות הלאומיות של Sandia באלבקרקי, ניו מקסיקו. המכונה היא היצרנית החזקה ביותר של פולסים של אנרגיה חשמלית על פני כדור הארץ. על ידי בחינת לחץ ההלם הנדרש לאידוי ברזל, הם גילו שהערך נמוך ב-40% ממה שחשבו בעבר. אסטרופיזיקאים אומרים שהלחץ הנמוך הזה - 507 ג'יגה-פסקל (GPa) בהשוואה ל-887 GPa - הושג בקלות בשלבים האחרונים של היווצרות כדור הארץ. "מכיוון שמדענים פלנטריים תמיד חשבו שקשה לאדות ברזל, הם מעולם לא חשבו על אידוי כעל תהליך חשוב במהלך היווצרות כדור הארץ וליבה שלו", אמר החוקר הראשי ד"ר ריק קראוס. החוקרים יצרו מטרה - המורכבת מלוח ברזל בריבוע של 0.008 אינץ' (5 מ"מ) ובעובי של 200 מיקרון - שעליו שיגרו לוחות אלומיניום שנעו עד 16 מייל (25 ק"מ) לשנייה. בלחץ הפגיעה הזה, גלי ההלם החזקים שנוצרים בברזל גורמים לו להידחס, להתחמם ולאידוי. התוצאות הראו שסף האידוי לברזל נמוך ב-40 אחוז ממה שחשבו בעבר. "אבל עם הניסויים שלנו, הראינו שקל מאוד לאדות ברזל". התוצאה של זה הייתה שפיסת ברזל מוצקה, לאחר פגיעה בכדור הארץ אולי כחלק מאסטרואיד, תתפזר לאדי ברזל בשל עוצמת הפגיעה. על פי ההערכות, כדור הארץ נפגע על ידי אסטרואידים במהלך תקופת ההפצצות הכבדות המאוחרות, לפני 4.1 עד 3.8 מיליארד שנים. לאחר יצירת עננים על פני השטח, האדים היו יורדים על הקרקע ומתערבבים עם המעטפת, שהיתה אז. "זה משנה את הדרך בה אנו חושבים על היווצרות כוכבי לכת, בכך שבמקום שהיווצרות ליבה מתרחשת על ידי שקיעת ברזל מטה אל ליבת כדור הארץ הגדלה בכתמים גדולים (הנקראים טכנית דיאפירים), הברזל הואדה, התפשט בנוצה על פני השטח של כדור הארץ וירדו כטיפות קטנות,״ אמר ד״ר קראוס. "טיפות הברזל הקטנות התערבבו בקלות עם המעטפת, מה שמשנה את הפרשנות שלנו לנתונים הגיאוכימיים שאנו משתמשים בהם כדי לתארך את התזמון של היווצרות הליבה של כדור הארץ." המחקר, שמצא כי ברזל מאודה בערכים נמוכים ב-40% מהמחשב, נערך עם מכונת ה-Z (בתמונה) במעבדות הלאומיות של Sandia באלבקרקי, ניו מקסיקו. המכונה היא היצרנית החזקה ביותר של פולסים של אנרגיה חשמלית על פני כדור הארץ. בתיאוריות קודמות חשבו שברזל הגיע מהתנגשויות בין כדור הארץ לכוכבי הלכת - סלעים בגודל בקטרים ​​של כמה מטרים ועד מאות קילומטרים. זה היה קורה בשלבי היווצרות המאוחרים של כדור הארץ לפני יותר מארבעה מיליארד שנים, כשהברזל נשלח כמו כדור לתוך האזור שבין הליבה לקרום - המעטפת. אבל אם זה היה נכון, אז גם לירח היו כמויות דומות של ברזל במעטפת שלו, שכן הוא עבר את אותה הפצצה - אבל נראה שזה לא כך. זה הוביל את המדענים למסקנה החדשה שלהם - והם מוסיפים שכוח המשיכה של הירח היה חלש מכדי שיחזיק באדי ברזל נושאי גשם, כמו כדור הארץ. זה מסביר את המחסור בברזל שנראה מפוזר במעטפת הירח. לטענת המדענים, כוח המשיכה של הירח היה חלש מכדי שיחזיק באדי ברזל נושאי גשם, כמו כדור הארץ, בתקופת ההפצצות הכבדות המאוחרות (התרשמות האמן מירח מוצגת). זה מסביר את המחסור בברזל שנראה מפוזר במעטפת הירח.
למדענים בניו מקסיקו יש תיאוריה חדשה למקור על הברזל של כדור הארץ.
בעבר לא היה ברור כיצד התפזר ברזל לאורך המעטפת.
אבל מחקרים מראים שנקודת האידוי של ברזל נמוכה ממה שחושבים.
זה אומר שהוא היה הופך לאדים כאשר סלעים פגעו בכדור הארץ המוקדם.
זה היה נסחף בנוצות ואז יורד גשם על פני השטח.