Mūsų planetos šerdis yra geležis. Tačiau dabar mokslininkai geriau supranta, kas dar sukasi sūkurinėje vonioje Žemės centre.
Mūsų planetos širdies plakimas tebėra paslaptis mokslininkams, bandantiems išsiaiškinti, kaip susiformavo Žemė ir kas ją sukūrė. Neseniai atlikto tyrimo metu jie sugebėjo atkurti galingą spaudimą mūsų planetos centre, leisdami mokslininkams įžvelgti ankstyvą jo egzistavimą ir net suprasti, kaip dabar gali atrodyti žemės šerdis.
Apie savo atradimą jie pranešė naujausiame „Science“numeryje. „Jei išsiaiškinsime, kokie elementai sudaro šerdį, galime geriau suprasti, kokiomis sąlygomis susiformavo Žemė, o tai savo ruožtu suteiks mums daugiau informacijos apie ankstyvąją Saulės sistemos istoriją“, - sako Vašingtone įsikūręs geochemikas Anatas Šaharas. Karnegio mokslo institute. Tai taip pat leis mokslininkams suprasti, kaip kitos uolingos planetos susiformavo mūsų Saulės sistemoje ir už jos ribų.
Žemė susiformavo maždaug prieš 4,6 mlrd. Metų, nesuskaičiuojant daugybės kietųjų dalelių, kurių dydis svyravo nuo Marso iki mažo asteroido. Didėjant ankstyvosios Žemės masei, didėjo jos vidinis slėgis ir temperatūra.
Tai paveikė tai, kaip geležis, sudaranti didžiąją dalį žemės šerdies, chemiškai reagavo su lengvesniais elementais, tokiais kaip vandenilis, deguonis ir anglis, taip pat su sunkesniais metalais, kurie atsiskyrė nuo mantijos ir pateko į žemės vidų. Apsiaustas yra sluoksnis, esantis tiesiai po žemės pluta, o judant išlydytai uolienai, juda tektoninės plokštės.
Mokslininkai jau seniai suprato, kad temperatūros pokyčiai gali paveikti tokio elemento, kaip geležis, izotopo tapimą šerdies dalimi. Šis procesas vadinamas izotopine frakcionavimu.
Tačiau iki šiol slėgis nebuvo laikomas kritiniu kintamuoju, turinčiu įtakos šiam procesui. „60–70-aisiais buvo atliekami eksperimentai ieškant tokio spaudimo pasekmių, tačiau mokslininkai nieko nerado“, - sako Shaharas. - Bet dabar mes žinome, kad slėgis, kuriuo jie atliko eksperimentus (apie du gigapaskalius), nebuvo pakankamai galingas “.
2009 m. Kita tyrimų grupė paskelbė straipsnį, kuriame jie pasiūlė, kad slėgis gali paveikti elementus, patekusius į žemės šerdį. Todėl Shahar ir jos komanda nusprendė dar kartą ištirti jo poveikį, naudodami įrangą, kuri sukuria slėgį iki 40 gigapaskalių. Tai daug arčiau 60 gigapaskalių, kuriuos mokslininkai laiko vidurkiu ankstyvosios Žemės formavimosi metu.
Reklaminis vaizdo įrašas:
Atlikdami eksperimentus su pažangiu fotonų šaltiniu Karnegio institute Vašingtone, mokslininkai tarp dviejų deimantų padėjo nedidelius geležies, sumaišyto su vandeniliu, anglimi ir deguonimi, mėginius. Tada šios deimantinės vizos lėktuvai buvo stumiami kartu, sukeldami didžiulį spaudimą.
Vėliau paversti geležies mėginiai buvo bombarduojami didelės energijos rentgeno spinduliais. "Mes naudojame rentgeno spindulius, kad patikrintume geležies fazių vibracines savybes", - sakė Shaharas. Skirtingi vibracijos dažniai rodo, kurie geležies izotopai yra tarp mėginių.
Mokslininkai nustatė, kad toks galingas slėgis iš tikrųjų veikia izotopų frakcionavimą. Tyrėjų grupė nustatė, kad reakcija tarp geležies ir vandenilio arba anglies, kurios turėtų būti šerdyje, turėtų palikti būdingą pėdsaką mantijos uoloje. Bet tokio pėdsako rasti nepavyko.
"Todėl mes manome, kad vandenilis ir anglis nėra pagrindiniai šviesos elementai šerdyje", - sakė Shaharas.
Tačiau geležies ir deguonies derinys negalėjo palikti pėdsakų mantijoje, kaip parodė mokslininkų eksperimentai. Todėl gali būti, kad deguonis gali tapti vienu lengviausių žemės šerdies sudėties elementų.
Šios išvados patvirtina hipotezę, kad deguonis ir silicis sudaro šviesos elementų, ištirpusių Žemės šerdyje, pagrindą, sako tyrime nedalyvavęs Josephas O'Rourke'as, Kalifornijos technologijos instituto Pasadenoje geofizikas.
"Deguonies ir silicio yra daug mantijoje, ir mes žinome, kad jie ištirpsta geležyje esant aukštai temperatūrai ir aukštam slėgiui", - sakė jis. "Kadangi deguonies ir silicio garantuojama, kad šerdyje, kiti kandidatai, tokie kaip vandenilis ir anglis, turi mažai šansų."
Shahar sakė, kad jos komanda ketina pakartoti eksperimentą su siliciu ir siera, kurie gali būti šerdies dalis. Dabar, kai jie parodė, kad slėgis gali paveikti frakcionavimą, ši komanda nori pažvelgti į slėgio ir temperatūros poveikį kartu. Jie mano, kad rezultatai gali skirtis nuo tada, kai slėgis ir temperatūra naudojami vien tik. „Atlikome kietojo geležies mėginių kambario temperatūros eksperimentus. Bet kai susiformavo šerdis, viskas buvo išlydėta “, - sakė Shaharas.
Šių eksperimentų išvados gali būti svarbios planetoms už mūsų Saulės sistemos ribų, sako mokslininkai. "Faktas yra tas, kad mes matome tik egzoplanetų paviršių ar atmosferą", - sakė Shaharas. - Bet kaip jų vidinė dalis veikia tai, kas vyksta paviršiuje? Atsakymas į šį klausimą turės įtakos tai, ar šioje planetoje yra gyvybė “.