Nucleul planetei noastre este fierul. Dar acum oamenii de știință înțeleg mai bine ce se mai învârte într-un vârtej în centrul Pământului.
Bătăile inimii planetei noastre rămân un mister pentru oamenii de știință care încearcă să afle cum s-a format Pământul și ce a intrat în crearea sa. Într-un studiu recent, aceștia au reușit să recreeze presiunile puternice din centrul planetei noastre, permițând oamenilor de știință să întrevadă existența sa timpurie și chiar să înțeleagă cum ar putea arăta miezul pământului acum.
Ei au raportat descoperirea lor în cel mai recent număr al Științei. „Dacă ne dăm seama ce elemente alcătuiesc nucleul, putem înțelege mai bine condițiile în care s-a format Pământul, ceea ce la rândul nostru ne va oferi mai multe informații despre istoria timpurie a sistemului solar”, spune geochimistul Anat Shahar, cu sediul la Washington. la Institutul de Știință Carnegie. De asemenea, va permite oamenilor de știință să cunoască modul în care s-au format alte planete stâncoase în sistemul nostru solar și nu numai.
Pământul s-a format în urmă cu aproximativ 4,6 miliarde de ani prin nenumărate coliziuni de solide de la Marte la un mic asteroid. Pe măsură ce masa Pământului timpuriu a crescut, presiunea și temperatura sa internă au crescut.
Acest lucru a afectat modul în care fierul, care alcătuiește cea mai mare parte a miezului pământului, a reacționat chimic cu elemente mai ușoare, cum ar fi hidrogenul, oxigenul și carbonul, precum și metalele mai grele care s-au separat de manta și au ajuns în interiorul pământului. Mantaua este un strat direct sub scoarța terestră, iar mișcarea rocii topite în această zonă pune în mișcare plăcile tectonice.
Oamenii de știință și-au dat seama de mult că schimbările de temperatură pot afecta măsura în care un izotop al unui element precum fierul devine parte a miezului. Acest proces se numește fracționare izotopică.
Cu toate acestea, până acum, presiunea nu a fost considerată o variabilă critică care afectează acest proces. „În anii 60 și 70, s-au efectuat experimente în căutarea consecințelor unei astfel de presiuni, dar oamenii de știință nu au găsit nimic”, spune Shahar. „Dar acum știm că presiunea la care au condus experimentele (aproximativ doi gigapascali) nu a fost suficient de puternică”.
În 2009, o altă echipă de cercetare a publicat o lucrare în care a sugerat că presiunea ar putea afecta elementele care au intrat în miezul pământului. Prin urmare, Shahar și echipa ei au decis să reexamineze efectele sale, folosind echipamente care creează presiune de până la 40 gigapascali. Acest lucru este mult mai aproape de 60 gigapascali, pe care oamenii de știință le consideră media în timpul formării timpurii a Pământului.
Video promotional:
În experimentele efectuate pe o sursă de fotoni avansată la Institutul Carnegie din Washington, oamenii de știință au plasat mici probe de fier amestecate cu hidrogen, carbon și oxigen între două diamante. Apoi, planurile acestor vicii de diamant au fost împinse împreună, creând o presiune extraordinară.
Ulterior, probele de fier convertite au fost bombardate cu raze X de mare energie. „Folosim razele X pentru a testa proprietățile vibraționale ale fazelor de fier”, a spus Shahar. Diferitele frecvențe de vibrații indică ce izotopi de fier se numără printre probe.
Oamenii de știință au descoperit că o astfel de presiune puternică afectează într-adevăr fracționarea izotopică. În special, echipa de cercetare a constatat că reacția dintre fier și hidrogen sau carbon, care ar trebui să fie prezentă în miez, ar trebui să lase o urmă caracteristică în roca mantalei. Dar nu a fost posibil să găsim o astfel de urmă.
„Prin urmare, credem că hidrogenul și carbonul nu sunt principalele elemente ușoare din nucleu”, a spus Shahar.
Dar combinația de fier și oxigen nu a putut lăsa urme în mantie, așa cum au arătat experimentele oamenilor de știință. Prin urmare, este posibil ca oxigenul să devină unul dintre cele mai ușoare elemente din compoziția miezului pământului.
Aceste descoperiri susțin ipoteza că oxigenul și siliciul formează baza elementelor ușoare dizolvate în miezul Pământului, spune Joseph O'Rourke, geofizician la Institutul de Tehnologie din California din Pasadena, care nu a fost implicat în studiu.
"Oxigenul și siliciul sunt abundente în manta și știm că se dizolvă în fier la temperaturi ridicate și presiune ridicată", a spus el. "Din moment ce oxigenul și siliciul sunt garantate să fie în nucleu, alți candidați precum hidrogenul și carbonul au puține șanse"
Shahar a spus că echipa ei intenționează să repete experimentul cu siliciu și sulf, care ar putea face parte din nucleu. Acum, că au arătat că presiunea poate afecta fracționarea, această echipă dorește să analizeze efectul presiunii și temperaturii în combinație. Ei cred că rezultatele pot diferi de atunci când presiunea și temperatura sunt utilizate singure. „Am efectuat experimentele noastre pe probe de fier solid la temperatura camerei. Dar când s-a format nucleul, totul era într-o stare topită”, a spus Shahar.
Descoperirile acestor experimente pot fi relevante pentru planetele din afara sistemului nostru solar, spun oamenii de știință. „Faptul este că vedem doar suprafața sau atmosfera exoplanetelor”, a spus Shahar. - Dar cum afectează partea lor interioară ceea ce se întâmplă la suprafață? Răspunsul la această întrebare va afecta dacă există sau nu viață pe această planetă."
