Yeni teori, Dünya’nın çekirdeğinin neden eridiğini açıklıyor

Jeologlar, Dünya’nın çekirdeğinin 5.700 K (5,427 ° C, 9,800 ° F) yüksek bir sıcaklıkta olduğunu ve Güneş’in yüzeyi ile aynı seviyede olduğunu tahmin ediyorlar – ancak iç çekirdek katı bir demir topudur. Sıvılaştırılmayan neden biraz gizemli, fakat şimdi KTH Kraliyet Enstitüsü’nden yapılan bir araştırma, katı demirin aşırı koşullar altında atomik olarak istikrarlı kalmasını simüle eden yeni bir teori öne sürüyor.

Dünyanın yüzeyinde, demir atomları vücut merkezli kübik (BCC) evre olarak bilinen küplere kendilerini ayarlarlar. Bu durum, oda sıcaklığının ve normal basıncın bir ürünü olduğundan, bilim adamları uzun zamandır, gezegen merkezindeki buğulanma sıcaklıklarında ve yoğun basınca bu şekilde demirin varolamayacağına inanmaktadırlar. Bu koşullar altında, demir kristal mimarinin altıgen yakın paketlenmiş (HCP) faz olarak adlandırılan bir durumda bir altıgen biçiminde olması bekleniyordu. Yeni teori, Dünya’nın çekirdeğinin neden eridiğini açıklıyor

İsveçli süper bilgisayar Triolith’i kullanarak, KTH’nin yeni çalışması, daha önce analiz edildiğinden daha fazla veri hacmi kazandı. Veriler, çekirdek büyük olasılıkla% 96 saf demirden oluştuğunu ve geri kalan% 4’ünün nikel ve hafif elementlerden oluştuğunu gösterdi. Ancak en önemlisi, çalışma, BCC demirinin çekirdekte gerçekten var olabileceğini ve kristal yapısının istikrarı bozduğu varsayılan özelliklerden dolayı kararlı kaldığını buldu.

Araştırmanın yazarlarından biri olan Anatoly Belonoshko, “Dünya’nın çekirdek koşullarında, BCC demir, daha önce hiç gözlemlenmediği atomik yayılım modelini sergiliyor” diyor. “Çekirdekte BCC demirinin stabilizesini doğrulayan deneysel verilerin önümüzde olduğunu görüyoruz – bunun sadece ne demek olduğunu bilmiyordum.”

Kristal yapıların, atomların “düzlemleri” na, yani atomların iki boyutlu katmanlarına ayrıldığı düşünülür. Böylece, kübik evredeki demir atomları, dört atomun iki düzleminde düzenlenir ve bir küpün sekiz köşesini oluştururlar. Bu yapılar normalde oldukça düzensizdir, düzlemler şekillerden kayar, ancak aşırı sıcaklıklarda, kayan katmanlar karışıma yeniden sokulur ve yapıyı sabitleştirilmiş edecek kadar güvenilir şekilde ortaya çıkıyor. Yeni teori, Dünya’nın çekirdeğinin neden eridiğini açıklıyor

Bu difüzyon, normalde kristal yapıyı sıvılaştırmak suretiyle tahrip eder, ancak bu durumda demir, BCC yapısını korumayı başarır. Araştırmacılar uçakları bir güvertedeki kartlara benzetiyorlar.

Belonoshko, “Bu uçakları kayma biraz bir kart destesi karıştırmak gibi” diyor. “Kartlar farklı konumlara getirilse de, güverte hâlâ bir güverte. BCC demir de kübik yapısını koruyor. BCC evresi sloganıyla: ‘Beni öldürmeyen şey beni daha güçlü hale getiriyor’ sloganı altına giriyor. Kararsızlık BCC fazını düşük sıcaklıkta öldürür, ancak BCC fazını yüksek sıcaklıkta dengeli yapar. ”

Bu bulgu, bir başka yeryüzü gizemini açıklamakta da yardımcı olur: Sismik dalgalar neden doğudan batıya doğru çekirdekten daha hızlı kutup-kutup hareket eder? Bu görüngü çekirdeğin anizotropik olmasıyla açıklanmıştır, yani tahta tanesi gibi yönlü bir dokuya sahiptir. Eğer bu doku kuzey-güney yönünde ilerliyorsa, bu fark beklenebilir ve kararlı BCC faz demiri bu dokuyu yaratabilir.

Belonoshko, “Saf katı demir içinde dahi yüksek sıcaklıkta kendi kendine difüzyon gibi Fe BCC fazının benzersiz özellikleri, Dünya’nın iç çekirdek anizotropisini açıklamak için gerekli olan büyük ölçekli anizotropik yapıların oluşumundan sorumlu olabilir” diyor. “Difüzyon, herhangi bir strese yanıt olarak demirin kolay durulandırılmasını sağlar.”  Dünya çekirdeği neden eriyor

Araştırma dergisinde yayımlanan Doğa Yerbilimleri ve ekibi aşağıdaki videoda bulguyu açıklıyor.