BOSTON - Οι τεράστιοι ωκεανοί της μάχης της Γης, που τρέχουν βαθιά κάτω από τα πόδια μας, φαίνεται να αντλούν οξυγόνο στον υγρό πυρήνα του πλανήτη. Και αυτό το οξυγόνο σχηματίζει σεισμούς και ηφαίστεια σε όλο τον πλανήτη μας.
Αυτό είναι το συμπέρασμα ενός σώματος ερευνητικού Πανεπιστημιακού Κολλεγίου του Λονδίνου φυσικού Dario Alfe που παρουσιάστηκε την Τρίτη (5 Μαρτίου) εδώ στη συνάντηση Μαρτίου της Αμερικανικής Φυσικής Εταιρείας. Αν και είναι αδύνατο να παρατηρήσουμε άμεσα οξυγόνο στον πυρήνα της Γης - χιλιάδες μίλια θερμού ροκ εμποδίζουν αυτή την άποψη - η Alfe και οι συνεργάτες του χρησιμοποίησαν ένα συνδυασμό σεισμολογικών δεδομένων, χημείας και γνώσης για την αρχαία ιστορία του ηλιακού μας συστήματος για να αντλήσουν τα συμπεράσματά τους.
Το κύριο κομμάτι απόδειξη ότι κάτι σαν οξυγόνο κρύβεται στον πυρήνα σιδήρου; Σεισμοί. Οι φασαρίες που αισθανόμαστε στην επιφάνεια είναι το αποτέλεσμα κυμάτων που κινούνται σε ολόκληρο τον πλανήτη μας. Και η συμπεριφορά αυτών των κυμάτων προσφέρει ενδείξεις για το περιεχόμενο της Γης - σχεδόν σαν υπερηχογράφημα ολόκληρου του πλανήτη.
Όταν τα σεισμικά κύματα αναπηδήσουν από τον πυρήνα και πίσω στην επιφάνεια, το σχήμα τους δείχνει ότι ο εξωτερικός πυρήνας του υγρού σιδήρου είναι σημαντικά λιγότερο πυκνός από τον πυρήνα στερεού σιδήρου υπό πίεση εντός αυτού. Και αυτή η διαφορά πυκνότητας επηρεάζει το σχήμα των σεισμών και τη συμπεριφορά των ηφαιστείων στην επιφάνεια. Αλλά δεν πρέπει να συμπεριφέρεται ο καθαρός σίδηρος, είπε ο Alfe μετά από την ομιλία του στην Live Science.
"Εάν ο πυρήνας ήταν καθαρός σίδηρος, η αντίθεση πυκνότητας μεταξύ του στερεού εσωτερικού πυρήνα και του υγρού θα πρέπει να είναι της τάξης του 1,5%", δήλωσε. "Αλλά η σεισμολογία μας λέει ότι είναι περισσότερο σαν 5 τοις εκατό."
Με άλλα λόγια, ο εξωτερικός πυρήνας είναι λιγότερο πυκνός από ό, τι θα έπρεπε, υποδηλώνοντας ότι υπάρχουν μερικά μη σιδερένια στοιχεία που αναμιγνύονται, καθιστώντας το ελαφρύτερο.
Έτσι, τίθεται το ερώτημα: Γιατί θα έπρεπε να αναμειχθεί το ελαφρύτερο στοιχείο με τον εξωτερικό πυρήνα, αλλά όχι με τον εσωτερικό πυρήνα;
Όταν τα άτομα είναι σε υγρή κατάσταση, ρέουν ελεύθερα το ένα από το άλλο, καθιστώντας δυνατή τη συνύπαρξη μείγματος διαφορετικών στοιχείων, ακόμη και στο ακραίο περιβάλλον της εσωτερικής γης, είπε ο Alfe. Αλλά καθώς οι ακραίες πιέσεις ωθούν τον εσωτερικό πυρήνα σε στερεή κατάσταση, τα άτομα εκεί σχηματίζουν ένα πιο άκαμπτο πλέγμα χημικών δεσμών. Και αυτή η αυστηρότερη δομή δεν φιλοξενεί ξένα στοιχεία τόσο εύκολα. Καθώς ο συμπαγής πυρήνας σχηματίστηκε, θα είχε φουσκώσει άτομα οξυγόνου και άλλες ακαθαρσίες στο υγρό περιβάλλον του, όπως η οδοντόκρεμα, που βγαίνει από ένα συμπιεσμένο σωλήνα.
"Βλέπετε μια παρόμοια επίδραση στα παγόβουνα", είπε.
Όταν το θαλασσινό νερό στον ωκεανό παγώσει, αποβάλλει τις ακαθαρσίες του. Έτσι, τα παγόβουνα καταλήγουν ως κομμάτια στερεού γλυκού νερού που επιπλέουν πάνω από τον πλούσιο σε νάτριο ωκεανό.
Δεν υπάρχει άμεση ένδειξη ότι το ελαφρύτερο στοιχείο στον υγρό πυρήνα είναι το οξυγόνο, είπε ο Alfe. Αλλά ο πλανήτης μας σχηματίστηκε από τα σύννεφα σκόνης του πρώιμου ηλιακού συστήματος και ξέρουμε ποια στοιχεία υπήρχαν εκεί.
Η ερευνητική ομάδα απέκλεισε άλλα στοιχεία, όπως το πυρίτιο, που θα μπορούσαν θεωρητικά να είναι παρόντα στον πυρήνα με βάση το μακιγιάζ αυτού του σύννεφου, αλλά δεν εξηγούν την παρατηρούμενη επίδραση. Το οξυγόνο έμεινε ως ο πιό πιθανός υποψήφιος, είπε.
Επιπλέον, τα επίπεδα οξυγόνου που υπάρχουν θεωρητικά στον πυρήνα φαίνονται χαμηλότερα από ό, τι θα πρόβλεπε η χημεία με βάση τα περιεχόμενα οξυγόνου του μανδύα. Αυτό υποδηλώνει ότι περισσότερο οξυγόνο πιθανώς να αντλείται χημικά στον εξωτερικό πυρήνα ακόμα και σήμερα από τον πιο πλούσιο σε οξυγόνο μανδύα που το περιβάλλει.
Ερωτηθείς τι φαίνεται το οξυγόνο στον πυρήνα, η Alfe είπε να μην φανταστούμε τις φυσαλίδες ή ακόμα και τη σκουριά που σχηματίζεται όταν ο σίδηρος συνδέεται άμεσα με το οξυγόνο. Αντ 'αυτού, σε αυτές τις θερμοκρασίες και πιέσεις, τα άτομα οξυγόνου θα επιπλέουν ελεύθερα μεταξύ των ατόμων του σιδήρου, δημιουργώντας φουσκωτές συστάδες υγρού σιδήρου.
"Αν πάρετε ένα δέμα υγρού που έχει 90 άτομα σιδήρου και 10 άτομα οξυγόνου, αυτό το δέμα θα είναι λιγότερο πυκνό από ένα κομμάτι καθαρού σιδήρου" και έτσι θα επιπλέει, είπε ο Alfe.
Για να επιβεβαιώσει αυτά τα αποτελέσματα, η Alfe είπε ότι προσβλέπει στα αποτελέσματα των προσπαθειών για τη μέτρηση των νετρίνων που σχηματίζονται στον πλανήτη μας και που εκπέμπουν προς την επιφάνεια. Ενώ οι "geoneutrinos" είναι πολύ σπάνιες, είπε, μπορούν να προσφέρουν πολλές πληροφορίες για το τι ακριβώς συμβαίνει στον πλανήτη όταν εμφανίζονται.
Αλλά χωρίς κανέναν τρόπο απευθείας πρόσβασης στον πυρήνα, οι φυσικοί θα είναι πάντα κολλημένοι κάνοντας τις καλύτερες δυνατές κρίσεις για το μακιγιάζ τους από περιορισμένα δευτερεύοντα δεδομένα.
