Сърцевината на нашата планета е желязото. Но сега учените са все по-добри в разбирането какво още се върти във водовъртеж в центъра на Земята.
Сърдечният ритъм на нашата планета остава загадка за учените, които се опитват да разберат как се е формирала Земята и какво е влязло в нейното създаване. В скорошно проучване те успяха да пресъздадат мощния натиск в центъра на нашата планета, позволявайки на учените да видят ранното му съществуване и дори да разберат как може да изглежда земното ядро сега.
Те съобщиха за откритието си в последния брой на Science. „Ако разберем кои елементи съставляват ядрото, можем да разберем по-добре условията, при които се е образувала Земята, което от своя страна ще ни даде повече информация за ранната история на Слънчевата система“, казва геохимикът Анат Шахар, базиран във Вашингтон. в Института по наука Карнеги. Това също ще позволи на учените да получат представа за това как са се образували други скалисти планети в нашата Слънчева система и извън нея.
Земята се е образувала преди около 4,6 милиарда години от безброй сблъсъци на твърди тела с размери от Марс до малък астероид. Тъй като масата на ранната Земя се увеличава, нейното вътрешно налягане и температура се увеличават.
Това повлия на това как желязото, което съставлява по-голямата част от земното ядро, реагира химически с по-леки елементи като водород, кислород и въглерод, както и с по-тежки метали, които се отделят от мантията и се озовават във вътрешността на земята. Мантията е слой непосредствено под земната кора и движението на разтопена скала в тази област задвижва тектонски плочи.
Учените отдавна осъзнават, че температурните промени могат да повлияят на степента, в която изотоп на елемент като желязото става част от ядрото. Този процес се нарича изотопно фракциониране.
Досега обаче налягането не се счита за критична променлива, влияеща на този процес. „През 60-те и 70-те години бяха проведени експерименти за търсене на последиците от такъв натиск, но учените не откриха нищо“, казва Шахар. "Но сега знаем, че налягането, при което те проведоха експериментите (около два гигапаскала), не беше достатъчно силно."
През 2009 г. друг изследователски екип публикува статия, в която предполага, че налягането може да повлияе на елементите, които са влезли в земното ядро. Затова Шахар и нейният екип решиха да преразгледат ефектите му, използвайки оборудване, което създава налягане до 40 гигапаскала. Това е много по-близо до 60 гигапаскала, които учените считат за средни по време на ранното формиране на Земята.
Промоционално видео:
В експерименти, проведени върху усъвършенстван източник на фотони в института Карнеги във Вашингтон, учените поставят малки проби от желязо, смесено с водород, въглерод и кислород между два диаманта. Тогава самолетите на тези диамантени пороци бяха изтласкани, създавайки огромен натиск.
Впоследствие преобразуваните проби от желязо бяха бомбардирани с високоенергийни рентгенови лъчи. „Използваме рентгенови лъчи, за да тестваме вибрационните свойства на железните фази“, каза Шахар. Различните честоти на вибрации показват кои изотопи на желязото са сред пробите.
Учените са открили, че такова мощно налягане наистина влияе на изотопното фракциониране. По-специално, изследователският екип установи, че реакцията между желязо и водород или въглерод, които трябва да присъстват в сърцевината, трябва да остави характерна следа в скалата на мантията. Но не беше възможно да се намери такава следа.
"Следователно ние вярваме, че водородът и въглеродът не са основните леки елементи в ядрото", каза Шахар.
Но комбинацията от желязо и кислород не може да остави следи в мантията, както показаха експериментите на учените. Следователно е възможно кислородът да се превърне в един от най-леките елементи в състава на земното ядро.
Тези открития подкрепят хипотезата, че кислородът и силицийът са в основата на леките елементи, разтворени в ядрото на Земята, казва Джоузеф О'Рурк, геофизик от Калифорнийския технологичен институт в Пасадена, който не е участвал в изследването.
„Кислородът и силицийът са в изобилие в мантията и ние знаем, че те се разтварят в желязо при висока температура и високо налягане“, каза той. "Тъй като кислородът и силицийът са гарантирани в сърцевината, други кандидати като водород и въглерод имат малък шанс."
Шахар каза, че екипът й възнамерява да повтори експеримента със силиций и сяра, които може да са част от ядрото. Сега, когато те показаха, че налягането може да повлияе на фракционирането, този екип иска да разгледа ефекта от налягането и температурата в комбинация. Те вярват, че резултатите могат да се различават от това, когато налягането и температурата се използват самостоятелно. „Проведохме нашите експерименти върху проби от твърдо желязо при стайна температура. Но когато сърцевината се формира, всичко беше в разтопено състояние”, каза Шахар.
Констатациите от тези експерименти може да са от значение за планетите извън нашата слънчева система, казват учените. „Факт е, че виждаме само повърхността или атмосферата на екзопланетите“, каза Шахар. - Но как влияе вътрешната им част на случващото се на повърхността? Отговорът на този въпрос ще повлияе дали има живот на тази планета или не."