Jądro Ziemi na wagę... diamentu
Zespół naukowcy pod kierownictwem Byeongkwan Ko z Arizona State University opublikowali nowe wyniki badań w czasopiśmie Geophysical Research Letters. W ramach analiz sprężali i ogrzewali wodę i stop żelazo-węgiel do warunków podobnych do tych na granicy jądra i płaszcza Ziemi. Zarejestrowali, że woda i metal reagują, tworząc tlenki żelaza i wodorotlenki żelaza, podobnie jak rdzewienie na powierzchni Ziemi. Co jednak ciekawsze, odkryli, że na granicy jądro-płaszcz węgiel oddziela się od ciekłego stopu żelaza i tworzy... diamenty.
Zobacz również:
- Temperatura na granicy między płaszczem krzemianowym a metalicznym jądrem na głębokości 3000 km sięga około 7000 F, co jest wystarczająco wysokie, aby większość minerałów straciła H2O wychwycone w ich strukturach w skali atomowej. W rzeczywistości temperatura jest na tyle wysoka, że niektóre minerały powinny topić się w takich warunkach - powiedział Dan Shim, profesor w AsU's School of Earth and Space Exploration. Naukowcy do tej pory sądzili, że w płaszczu był stosunkowo niski poziom węgla, jednakże w obliczu otrzymanych wyników musieli zrewidować swoją wiedzę - tego pierwiastka jest więcej, niż oczekiwano.
- Przy ciśnieniach oczekiwanych dla granicy jądra i płaszcza Ziemi, stopowanie wodoru z ciekłym metalicznym żelazem wydaje się zmniejszać rozpuszczalność innych lekkich pierwiastków w jądrze. Dlatego rozpuszczalność węgla, który prawdopodobnie istnieje w jądrze Ziemi, zmniejsza się lokalnie, gdy wodór wchodzi do jądra z płaszcza (poprzez odwodnienie). Stabilną formą węgla w warunkach ciśnienia i temperatury na granicy jądra i płaszcza Ziemi jest diament. Tak więc węgiel uciekający z płynnego jądra zewnętrznego staje się diamentem, gdy wejdzie do płaszcza - powiedział Shim.
Naukowcy uważają, że nowoodkryte mechanizmy transferu węgla z jądra do płaszcza pomogą w lepszym zrozumieniu obiegu węgla w głębokim wnętrzu Ziemi. Jak dodaje Ko: - Jest to jeszcze bardziej ekscytujące, biorąc pod uwagę, że formacja diamentów na omawianej granicy mogła trwać się miliardy lat od rozpoczęcia subdukcji na planecie.
Zobacz również:
- Powodem, dla którego fale sejsmiczne powinny rozprzestrzeniać się wyjątkowo szybko przez bogate w diamenty struktury na granicy rdzenia-płaszcza, jest to, że diamenty są wyjątkowo nieściśliwe i mniej gęste niż inne materiały na granicy rdzenia-płaszcza - powiedział Shim.
Zespół naukowy ma zamiar kontynuować badania, które będą dotyczyć, w jaki sposób odkryta reakcja może zmienić stężenie innych lekkich pierwiastków w ziemskim rdzeniu, takich jak siarka, tlen, czy krzem oraz jak takie zmiany mogą wpływać na mineralogię w głębokim płaszczu.
