بیگ بنگ: چند دهه پیش، زلزله‌شناسان لایۀ نازکی را که سرعت کمتری داشت، در هسته مایع فلزی زمین شناسایی کردند. منشأ این لایه، که لایۀ E نام دارد، تا کنون یک راز بود. اما بتازگی، زمین‌شناسان نشان دادند که آب می‌تواند از سطح زمین به اعماق سیاره نفوذ کند، ترکیب بیرونی‌ترین ناحیۀ هسته را تغییر دهد و لایۀ E را ایجاد نماید.
به گزارش بیک بنگ: “دن شیم” دانشمند دانشگاه ایالتی آریزونا و همکارانش می‌گویند: «مطالعات لرزه‌ای نشان می‌دهد که چگالی هستۀ بیرونی زمین حدود ۱۰ درصد کمتر از چگالی آلیاژ خالص آهن- نیکل است. برای توضیح این کمبود چگالی، لازم است که مقادیر قابل توجهی از عناصر سبک در هسته وجود داشته باشد.»
«اگرچه هنوز هم در مورد ترکیب دقیق عناصر سبک در هسته زمین هنوز بحث‌هایی مطرح است، اما سیلیسیم را عنصر مهمی می‌دانند. بااین‌حال، کمبود چگالی در هسته زمین را نمی‌توان تنها با سیلیکون توضیح داد.»
بر اساس این مطالعۀ جدید، طی میلیاردها سال، آب‌های سطحی توسط صفحات تکتونیکی نزولی یا فرورانش به اعماق زمین منتقل شده‌اند. این آب‌ها، پس از رسیدن به مرز هسته- گوشته، در حدود ۲۹۰۰ کیلومتر زیر سطح زمین، یک تعامل شیمیایی عمیق ایجاد کرده و ساختار هسته را تغییر می‌دهند.
دکتر شیم و همکارانش در آزمایش‌های سلول سندان الماس در شرایط دمای بالا و فشار بالا که با لیزر گرم شده، نشان دادند که آب نزولی از نظر شیمیایی با مواد هسته، واکنش می‌کند. این واکنش یک لایۀ غنی از هیدروژن و تهی‌شده از سیلیکون را تشکیل می‌دهد که بالاترین ناحیۀ هسته بیرونی را به ساختاری که شبیه به لایه‌ای نازک است، تبدیل می‌کند.
علاوه‌براین، این واکنش کریستال‌های سیلیکا را تولید می‌کند که بالا می‌آیند و در گوشته ادغام می‌شوند. بر اساس ویژگی‌های غیرعادی نقشه‌برداری‌شده توسط زلزله‌شناسان، پیش‌بینی می‌شود که این لایۀ فلزی مایع اصلاح‌شده، چگالی کمتری داشته باشد و سرعت‌های لرزه‌ای آن کاهش یافته باشد.
در سطح مشترکی که آب نزولی از آنجا به هسته می‌رسد، یک تبادل شیمیایی رخ می‌دهد تا لایه‌ای غنی از هیدروژن در بالاترین قسمت هستۀ بیرونی و سیلیس متراکم نیز در پایین گوشته تشکیل شود.
دکتر شیم گفت: «سال‌ها اعتقاد بر این بود که تبادل مواد بین هسته و گوشتۀ زمین کم است. با این‌حال، آزمایش‌های اخیر که در فشار بالا انجام شده، داستان متفاوتی را نشان می‌دهند. متوجه شدیم که وقتی آب به مرز هسته- گوشته می‌رسد، با سیلیسیم موجود در هسته واکنش می‌کند و سیلیس تشکیل می‌دهد.»
«این کشف، به همراه مشاهدات قبلی‌مان از الماس‌هایی که از واکنش آب با کربنِ موجود در مایعِ آهن تحت فشار شدید تشکیل می‌شوند، حاکی از یک برهم‌کنش بسیار پویاتر بین هسته و گوشته است. برهم‌کنشی که خود نشان از تبادل مواد قابل‌توجهی است.» جزئیات بیشتر این پژوهش در مجله Nature Geoscience منتشر شده است.
ترجمه: زهرا جهانبانی/ سایت علمی بیگ بنگ
منبع: sci.news
دیدگاهتان را بنویسید