Куцајуће срце наше планете остало је мистерија за научнике који траже како се Земља формирала и шта је кренуло у њено стварање. Али недавна студија успела је да створи интензивне притиске који се приближавају онима који се налазе у центру Земље, што је истраживачима дало поглед на ране дане наше планете, па чак и како језгро може изгледати сада.
Они су своја открића објавили у недавном броју часописа Сциенце . "Ако утврдимо који су елементи у језгри, боље ћемо разумети услове под којима се формирала Земља, а то ће нас обавестити о раној историји соларног система", рекао је главни аутор студије Анат Схахар, геохемичар из Царнегие Институције за науку. у Васхингтону, ДЦ Исто тако, истраживачима би могао дати увид у то како настају друге камените планете, како у нашем сопственом Сунчевом систему тако и шире.
Земља се формирала пре око 4, 6 милијарди година кроз безброј судара између стеновитих тела у распону од објеката величине Марса до астероида. Како је рана Земља расла, тако се повећавао и њен унутрашњи притисак и температура.
То је имало импликације на то како је гвожђе - које чини већину Земљине језгре - хемијски комуницирало са лакшим елементима као што су водоник, кисеоник и угљеник, као што се тежи метал одвајао од плашта и тоне у унутрашњост планете. Огртач је слој одмах испод Земљине коре, а кретање растопљеног камења кроз ово подручје покреће тектонику плоча.
Научници су одавно препознали да промене температуре могу утицати на степен до кога верзија или изотоп елемента попут гвожђа постаје део језгре. Овај процес се назива фракционирање изотопа.
До сада, међутим, притисак се није сматрао критичном променљивом која утиче на овај процес. „60-тих и 70-их су вршени експерименти тражења ових ефеката притиска, а ниједан није пронађен“, каже Схахар, која је део програма Дееп Царбон Обсерватори. "Сада знамо да притисци на којима су тестирали - око два гигапаскала [ГПа] - нису били довољно високи."
Документ другог тима из 2009. године сугерисао је да би притисак могао да утиче на елементе који су се увукли у језгро наше планете. Тако су Схахар и њен тим одлучили да поново истраже њене ефекте, али користећи опрему која може да постигне притисак до 40 ГПа - много ближе 60 ГПа за које научници сматрају да је био просек током ране стварања језгре на Земљи.
У експериментима изведеним у напредном фотонском извору Министарства за енергетику САД, уреду корисника науке у Националној лабораторији Аргонне у Илиноису, тим је између тачака два дијаманта ставио мале узорке гвожђа помешаног са водоником, угљеником или кисеоником. Потом су странице ове "дијамантске ћелијске наковањ" стиснуте заједно да би створиле огромне притиске.
Након тога, трансформисани узорци гвожђа бомбардовани су јаким рендгенима. "Ми користимо рендгенске зраке за испитивање вибрационих својстава гвоздених фаза", рекао је Схахар. Различите фреквенције вибрација говориле су јој које су верзије гвожђа у њеним узорцима.
Тим је открио да екстремни притисак утиче на фракционисање изотопа. Конкретно, тим је открио да би реакције између гвожђа и водоника или угљеника - два елемента за која се сматра да постоје у језгри - требало да оставе потпис у стијенама плашта. Али тај потпис никад није пронађен.
"Стога не мислимо да су водоник и угљеник главни светлосни елементи у језгри", рекао је Схахар.
Супротно томе, комбинација гвожђа и кисеоника не би оставила трага у плашту, показују експерименти групе. Тако да је још увек могуће да би кисеоник могао бити један од лакших елемената у језгри Земље.
Ови налази подржавају хипотезу да кисеоник и силицијум чине највећи део светлосних елемената растворених у земљиној језгри, каже Јосепх О'Роурке, геофизичар из Цалтецх-а у Пасадени у Калифорнији који није био укључен у студију.
"Кисеоник и силицијум имају огроман облог у плашту, а знамо да су растворљиви у гвожђу при високим температурама и притисцима", каже О'Роурке. „Пошто су кисеоник и силицијум у основи загарантовани да уђу у језгро, нема много простора за остале кандидате попут водоника и угљеника.“
Схахар је рекла да њен тим планира да понови експеримент са силицијумом и сумпором, другим могућим састојцима језгре. Сада када су показали да притисак може утицати на фракционисање, група такође планира да заједно сагледа ефекте притиска и температуре, за које предвиђају да ће дати другачије резултате него било који једини. „Наши експерименти су рађени са узорцима чврстог гвожђа на собној температури. Али током формирања језгре, све се топило “, рекао је Схахар.
Налази из таквих експеримената могли би имати значаја за егзопланете или планете изван нашег соларног система, кажу научници. "Зато што за егзопланете можете видети само њихове површине или атмосферу", рекао је Схахар. Али како њихова унутрашњост утиче на оно што се догађа на површини, питала је. "Одговор на та питања утицаће на то да ли на планети постоји живот или не."
Сазнајте више о овом истраживању и више на Опсерваторију дубоких угљеника.
Напомена уредника, 5. маја 2016. године: Ова прича првобитно је била место експеримената у Васхингтону, ДЦ. Изведени су у лабораторији у Иллиноису.
