هسته داخلی زمین از چه موادی تشکیل شده؟

بیگ بنگ/  بر اساس یافته‌های یک مطالعه جدید‌، آهنِ هسته داخلی زمین می‌تواند در یک حالت «ابریونی» عجیب باشد. در اعماق زیرین پوسته زمین، بعد از گوشته‌ی ضخیم و هسته‌ی بیرونی مایع، یک توپ داخلی جامد به وسعت ۱۲۲۰ کیلومتر وجود دارد.
 یک مطالعه جدید نشان می‌دهد هسته داخلی زمین اصلاً جامد نیست، بلکه یک «حالت ابریونی» همراه با هیدروژن، اکسیژن و کربن را ایجاد می‌کند و باعث می‌شود به مایع یا جامد تبدیل نشود. ما نمی‌توانیم دقیقاً ۶۳۷۱ کیلومتر را تا مرکز زمین حفاری کنیم تا ببینیم آنجا چه خبر است، بنابراین دانشمندان از امواج لرزه‌ای ناشی از زلزله برای درک ترکیب‌بندی سیارۀ ما استفاده می‌کنند.
با این حال، حتی با این اندازه‌گیری‌ها، هسته داخلی تا حدی یک راز باقی می‌ماند. در دهه ۱۹۳۰، شواهد غیرمستقیم حاکی از آن است که این هسته می‌توانست جامد باشد و چند دهه بعد، چنین تصور شد که یک آهن بلوری است. اما این توپ به شدت داغ و بسیار متراکم در وسط سیاره‌ی ما هنوز هم ما را وادار می‌کند حدس بزنیم که آنجا چه می‌گذرد.

بر اساس داده‌های لرزه‌ای می‌دانیم که هسته داخلی نرم است و سرعت موج برشی کمی دارد؛ این یعنی نمی‌تواند فقط آهن جامد یا آلیاژ آهن باشد. برخی از دانشمندان بر این باورند که ممکن است یک هسته‌ی ثانویه‌ی ثانویه وجود داشته باشد، در حالی بقیه تصور می‌کنند که به دلیل چگالی سبک‌تر از آنچه که تنها با آهن خالص انتظار می‌رود، ممکن است عناصر سبکی بصورت آلیاژ وجود داشته باشند.
اما یک مطالعه جدید به سرپرستی “یو هی” از آکادمی علوم چین در حال حاضر فاز ماده را بررسی کرده و نشان داده که ممکن است این ترکیب از عناصر در پایین وجود داشته باشد. همچنین پیشنهاد داده که حالت «جامد» هسته ممکن است واقعاً یک حالت ابریونی بوده باشد. تیم محققان در مقاله‌ی جدیدشان نوشتند: «متوجه شدیم که هیدروژن، اکسیژن و کربن در آهن بسته‌بندی شش ضلعی تحت شرایط هسته داخلی به یک “حالت ابریونی” تبدیل می‌شوند و ضرایب انتشار بالایی مثل حالت مایع دارند. این امر حاکی از آن است که هسته داخلی می‌تواند در یک “حالت ابریونی” وجود داشته باشد، نه یک حالت جامد معمولی».

---

بازار

---

ابریونی یک حالت دیگر از ماده است – علاوه بر جامد، مایع و گاز – اما تفاوت‌های متمایزی دارد. در آب ابریونی – که اخیراً در آزمایشگاه درست شده – دماها و فشارهای بسیار شدید تمام مولکول‌های آب را از هم جدا می‌کنند و یون‌های اکسیژن را بجا می‌گذارند تا یک جامد تشکیل دهند، در حالی که یون‌های هیدروژن بیشتر شبیه یک مایع در اطراف شناور می‌شوند.
در هسته داخلی داغ‌تر زمین، این تیم از شبیه‌سازی‌های کامپیوتریِ حرکت امواج لرزه‌ای در ترکیب‌بندی‌های مختلف عناصر استفاده کرده و کشف کرد که آلیاژهای آهن با اکربن، هیدروژن و اکسیژن می‌توانند همانند آب ابریونی رفتار کنند. اتم‌های آهن در ساختار شبکه‌ای بلوری «جامد» بودند، در حالی که مولکول‌های کربن، هیدروژن و اکسیژن در محیط پخش می شدند و عنصر مایع مانند را ایجاد می‌کردند.
“هی” گفت: «این غیرعادی است. جامد شدن آهن در مرز هسته داخلی تحرک این عناصر سبک را تغییر نمی‌دهد و همرفت عناصر سبک در هسته داخلی به طور پیوسته انجام می‌شود.» این کار آخرین بررسی در این زمینه نخواهد بود. نتیجه‌گیری‌های این مقاله مدل خوبی را برای این آهنِ نرم‌تر و کمتر متراکم ارائه می‌دهد اما به سوال دیگری در مورد هسته داخلی پاسخ نمی‌دهد – چرا سرتاسر آن به ظاهر ناهموار است؟ جزئیات بیشتر این پژوهش در مجله‌ی Nature منتشر شده است.

به پیج اینستاگرامی «آخرین خبر» بپیوندید
instagram.com/akharinkhabar