نفوذ آب به هسته زمین / یک کشف حیرت‌انگیز

دانشمندان دریافته‌اند که هسته زمین در حال تغییر است و یک لایه مرموز جدید در حال شکل‌گیری است.

به گزارش همشهری آنلاین، آب از سطح زمین می‌تواند راه خود را به اعماق سیاره بیابد و تحقیقات جدید توضیح می‌دهد که چگونه بیرونی‌ترین ناحیه هسته، مایع فلزی درون را تغییر می‌دهد. این یافته می‌تواند وجود لایه نازکی از مواد در داخل سیاره را توضیح دهد که برای چندین دهه زمین‌شناسان را حیرت‌زده کرده است.

پوسته زمین از صفحات تکتونیکی تشکیل شده که زیر یکدیگر می‌لغزند. طی میلیارد‌ها سال، این مناطق آب را به گوشته پایینی منتقل کرده‌اند. هنگامی که این آب به مرز هسته و گوشته، در ۲۹۰۰ کیلومتری زیر سطح می‌رسد، یک فعل و انفعال شیمیایی قوی ایجاد می‌شود. تیمی از کره جنوبی، ایالات متحده و آلمان نشان دادند که این یک لایه هسته بالایی غنی از هیدروژن ایجاد می‌کند و سیلیس را به گوشته پایینی می‌فرستد.

دان شیم، دانشمند علم مواد از دانشگاه ایالتی آریزونا می‌گوید: سال‌ها این باور وجود داشت که تبادل مواد بین هسته و گوشته زمین کم است. با این حال، آزمایش‌های تحت فشار بالای اخیر، داستان متفاوتی را نشان می‌دهد. ما دریافتیم که وقتی آب به مرز هسته و گوشته می‌رسد، با سیلیکون موجود در هسته واکنش می‌دهد و در اثر این واکنش سیلیس تشکیل می‌شود.

ترکیب هسته بیرونی آهن و نیکل، نقش مهمی در تولید میدان مغناطیسی زمین دارد که از حیات روی این سیاره، در برابر باد‌ها و تشعشعات خورشیدی محافظت می‌کند؛ بنابراین مهم است که بدانیم درون زمین چگونه کار می‌کند و در طول زمان چگونه تکامل یافته است.

اطلاعات زیادی در مورد تبادلات شیمیایی در هسته زمین در دست نیست. دهه‌ها پیش، محققانی که امواج لرزه‌ای را ثبت می‌کردند، متوجه وجود لایه نازک با ضخامت بیش از چند صد کیلومتر شدند، اما تاکنون هیچ‌کس درباره منشاء این لایه که به نان‌ای پرایم (E prime) شناخته می‌شود، چیست.

این تیم در مقاله خود می‌نویسد: پیشنهاد ما این است که این تبادل شیمیایی بین هسته و گوشته در طول میلیارد‌ها سال انتقال آب به اعماق، ممکن است به شکل‌گیری لایه اولیه E اولیه کمک کرده باشد. زلزله‌شناسان برخی ویژگی‌های عجیب را ثبت کردند که نشان می‌دهد این لایه فلزی مایع تغییر یافته چگالی کمتر و سرعت لرزه‌ای کمتری دارد. این تفاوت‌های چگالی به دلیل غلظت‌های مختلف عناصر سبک، مانند هیدروژن یا سیلیکون در نظر گرفته می‌شود.

این تیم از سلول‌های سندان الماس گرم‌شده با لیزر، برای تقلید شرایط فشار و دما در مرز هسته و گوشته استفاده کردند. آن‌ها نشان دادند آبی که به درون هسته زمین فرورانش می‌شود، می‌تواند با مواد موجود در آنجا واکنش شیمیایی بدهد تا هسته بیرونی را به یک غشای غنی از هیدروژن تبدیل و کریستال‌های سیلیکا را که بالا می‌آیند و به گوشته می‌پیوندند، پراکنده کند.

لایه‌ای از مواد غنی از هیدروژن و مواد فقیر از سیلیکون که در بالای هسته تشکیل می‌شود، چگالی کمتر و سرعت کمتری دارد که با مشاهدات امواج لرزه‌ای مطابقت دارد. غشای تغییریافته هسته ممکن است به نوبه خود تاثیر قابل توجهی بر چرخه آب عمیق داشته باشد، و تیم می‌گوید نتایج آن‌ها نشان می‌دهد که چرخه آب سیاره پیچیده‌تر از آن چیزی است که فکر می‌کردیم.