আজ থেকে প্রায় ৪.৫৬৭ বিলিয়ন বছর পূর্বে আদিম সৌর নীহারিকা সংকুচিত হয়ে একটি আবর্তনশীল প্রোটোপ্ল্যানেটারি ডিস্কে রূপান্তরিত হয়। মাত্র ৩ থেকে ৫ কোটি বছরের এক সংক্ষিপ্ত ভূতাত্ত্বিক ক্ষণে ধূলিকণা, কন্ড্রাইট উল্কাপিণ্ড এবং প্ল্যানেটারি ভ্রূণের মধ্যে অবিরাম সংঘর্ষের মাধ্যমে জন্ম নেয় আদি-পৃথিবী। এর পরপরই সংঘটিত হয় গ্রহীয় ইতিহাসের সবচেয়ে নাটকীয় তাপ-রাসায়নিক রূপান্তর: আয়রন ক্যাটাস্ট্রফি (Iron Catastrophe), যার মাধ্যমে সিলিকেট ম্যাগমা থেকে ঘন গলিত লোহা-নিকেল খাদ পৃথক হয়ে পৃথিবীর কেন্দ্রীয় ধাতব কোর গঠন করে।
১. প্ল্যানেটেসিমাল বৃদ্ধি ও শক্তির ভারসাম্য
(M_oplus) ভর এবং (R_oplus) ব্যাসার্ধের একটি সুষম গোলকের মহাকর্ষীয় বৃদ্ধির ফলে নির্গত মোট বাঁধন শক্তি গোলকীয় শেলের সমাকলনের মাধ্যমে নির্ণয় করা যায়:
[
U_g = int_0^{M_oplus} rac{G M(r)}{r} , dM = rac{3}{5}rac{G M_oplus^2}{R_oplus} approx ২.২৪ imes ১০^{৩২} ext{ জুল}
]
অভিঘাতের গতিশক্তি সম্পূর্ণ তাপে রূপান্তরিত হলে এবং গড় আপেক্ষিক তাপধারণ ক্ষমতা (c_p approx ১০^৩ ext{ জুল}cdot ext{কেজি}^{-১}cdot ext{কেলভিন}^{-১}) বিবেচনা করলে পৃথিবীর সার্বিক তাপমাত্রা বৃদ্ধি পায় কয়েক হাজার কেলভিন:
[
Delta T_{ ext{acc}} = rac{U_g}{M_oplus c_p} approx ৩.৭ imes ১০^৪ ext{ কেলভিন}
]
পৃষ্ঠীয় স্টিফান-বোল্টজম্যান কৃষ্ণবস্তু বিকিরণ ((j^* = sigma T^4)) সত্ত্বেও থিয়া (Theia) নামক মঙ্গল-আকারের প্রোটোপ্ল্যানেটের সঙ্গে চূড়ান্ত মহাধাক্কায় উৎপন্ন (১০^{৩১} ext{ জুল}) তাপশক্তি সমগ্র পৃথিবীকে কয়েক হাজার কিলোমিটার গভীর ম্যাগমা সাগরে (Magma Ocean) পরিণত করেছিল।
২. তেজস্ক্রিয় তাপীয় ইঞ্জিন: ({}^{26} ext{Al}) ও ({}^{60} ext{Fe})
মহাকর্ষীয় পতন ছাড়াও নিকটবর্তী সুপারনোভা বিস্ফোরণ থেকে আগত স্বল্পস্থায়ী তেজস্ক্রিয় আইসোটোপ নীহারিকায় প্রবেশ করেছিল। ({}^{26} ext{Al}) (অর্ধায়ু (approx ০.৭১৭ ext{ মিলিয়ন বছর})) এবং ({}^{60} ext{Fe}) (অর্ধায়ু (approx ২.৬ ext{ মিলিয়ন বছর})) এর তেজস্ক্রিয় ক্ষয় বিপুল তাপপ্রবাহ তৈরি করে:
[
Q_{ ext{rad}}(t) = sum_i C_i E_i lambda_i e^{-lambda_i t}
]
যেসব প্ল্যানেটেসিমালের ব্যাসার্ধ ২০ কিলোমিটারের বেশি ছিল, তাদের অভ্যন্তরীণ তাপ পরিবহন এত ধীরগতির ছিল যে ভেতরের তাপমাত্রা অতিদ্রুত লোহা-সালফার ইউটেকটিক গলনাঙ্ক ((T_{ ext{eutectic}} approx ১২৬০ ext{ কেলভিন})) অতিক্রম করে যায়।
৩. গলিত লৌহ পৃথকীকরণ: ডায়াপিরিজম ও পারকোলেশন
সিলিকেট ম্যাট্রিক্সের ভেতর তরল লোহা-নিকেল খাদ কীভাবে কেন্দ্রীয় কোরে পৌঁছায়, তা দুটি মূল ভৌত প্রক্রিয়ায় ব্যাখ্যা করা হয়:
ক. ছিদ্রময় প্রবাহ ও পারকোলেশন সীমা
সিলিকেট স্ফটিকের মধ্য দিয়ে তরল ধাতুর গতিশীলতা কঠিন-তরল দ্বি-তল কোণ (( heta)) দ্বারা নির্ধারিত হয়। ইয়ং-এর পৃষ্ঠটান সমীকরণ অনুযায়ী:
[
gamma_{ss} = ২ gamma_{sl} cosleft(rac{ heta}{২}
ight)
]
যদি ( heta < ৬০^circ) হয়, তবে তরল ধাতু খনিজ কণার সীমানা বরাবর একটি অবিচ্ছিন্ন চ্যানেল তৈরি করে ডার্সির সূত্র মেনে নিচের দিকে প্রবাহিত হয়। উচ্চ চাপে টেকটোনিক শিয়ার স্ট্রেস এই সংযোগ তৈরিতে সাহায্য করে।
খ. রেইলি-টেইলর অস্থিতিশীলতা ও ডায়াপিরীয় পতন
সম্পূর্ণ গলিত ম্যাগমা সাগরে ভারী তরল ধাতু সিলিকেটের নিচে স্তূপীকৃত হতে থাকে। এই স্তরের পুরুত্ব বৃদ্ধি পেলে ঘনত্বের পার্থক্যের ((Delta
ho approx ৪০০০ ext{ কেজি/মি}^৩)) কারণে রেইলি-টেইলর অস্থিতিশীলতা (Rayleigh-Taylor Instability) সৃষ্টি হয়। এর তরঙ্গদৈর্ঘ্য (lambda_{ ext{RT}}):
[
lambda_{ ext{RT}} approx ২pi left( rac{mu_{ ext{eff}} gamma}{Delta
ho , g}
ight)^{১/৩}
]
বিশাল লৌহ ডায়াপিরগুলো স্টোকসের প্রান্তিক বেগে নিম্ন ম্যান্টলের মধ্য দিয়ে নিমজ্জিত হয়ে কোরে সঞ্চিত হয়:
[
v_{ ext{Stokes}} = rac{২}{৯} rac{Delta
ho , g , R_{ ext{diapir}}^২}{mu_{ ext{mantle}}}
]
৪. ভূ-রাসায়নিক ফলাফল: সাইডরোফাইল মৌলের পুনর্বন্টন
প্রায় (১.৯ imes ১০^{২৪} ext{ কেজি}) ওজনের লোহা ও নিকেল কেন্দ্রে নিমজ্জিত হওয়ার ফলে অতিরিক্ত (১.৫ imes ১০^{৩০} ext{ জুল}) বিভবশক্তি মুক্ত হয়। ধাতু-সিলিকেট পার্টিশন সহগ ((D_i^{ ext{met/sil}})) অনুযায়ী লোহাপ্রিয় মৌলসমূহ (HSE: প্লাটিনাম, সোনা, ইরিডিয়াম, অসমিয়াম) প্রায় সম্পূর্ণরূপে কোরের ভেতর শোষিত হয়ে যায় ((D_i > ১০^৪))। বর্তমান ভূত্বকে এদের অতি সামান্য উপস্থিতি প্রমাণ করে যে কোর গঠনের পর লেট ভিনিয়ার (Late Veneer) পর্বে অবশিষ্ট কন্ড্রাইট উল্কাপাত ঘটেছিল।
