Gvožđe u unutrašnjem Zemljinom jezgru u specifičnom “superjonskom” stanju

Povezane objave

• Asteroid TC4 uskoro proleteće pored Zemlje! 14/08
• Početak rada na Strategiji razvoja veštačke inteligencije Republike Srbije 23/10
• Da li je put do muškog srca zaista preko hrane? 27/10

Duboko ispod Zemljine kore, pored debelog omotača i tečnog spoljašnjeg jezgra, leži lopta od čvrstog unutrašnjeg jezgra prečnika 1.220 kilometara.

Međutim, nova studija je sugerisala da unutrašnje jezgro uopšte nije čvrsto, već da formira “superjonsko stanje” s vodonikom, kiseonikom i ugljenikom, što ga čini drugačijim od tečnosti ili čvrste materije.

Ne možemo tačno da izbušimo 6.371 km do centra Zemlje da bismo proverili šta se dešava, pa naučnici koriste Zemljinu prirodnu bušilicu – seizmičke talase od zemljotresa, da bi razumeli sastav naše planete.

Međutim, čak i s ovim merenjima, unutrašnje jezgro ostaje donekle misterija. Tokom 1930-ih, indirektni dokazi su ukazivali da bi moglo biti čvrsto, a nekoliko decenija kasnije se smatralo da je u pitanju kristalno gvožđe. Ipak, ova neverovatno vrela, neverovatno gusta lopta usred naše planete, još uvek nas tera da nagađamo šta se tamo dešava.

Iz podataka o seizmičkim talasima znamo da je unutrašnje jezgro meko, s malom brzinom smičnog talasa, što znači da ne može biti samo čvrsto gvožđe ili legura gvožđa. Neki naučnici misle da bi moglo postojati drugo unutrašnje unutrašnje jezgro, dok drugi misle da bi zbog manje gustine nego što bi se očekivalo samo od čistog gvožđa, mogli postojati neki laki elementi poput legura.

Međutim, nova studija, koju je vodio Ju He iz Kineske akademije nauka, sada je istražila potencijalnu fazu materije koja ova mešavina elemenata može postojati u dubini, dolazeći do sugestije da bi „čvrsto“ stanje jezgra zapravo moglo biti umesto toga superjonsko stanje.

„Otkrili smo da se vodonik, kiseonik i ugljenik u heksagonalnom tesno zbijenom gvožđu pretvaraju u superjonsko stanje pod uslovima unutrašnjeg jezgra, pokazujući visoke koeficijente difuzije poput tečnosti“, piše tim u svom novom radu.

“Ovo sugeriše da unutrašnje jezgro može biti u superjonskom stanju, a ne u normalnom čvrstom stanju.”

Superjonsko je drugo stanje materije, pored čvrstog, tečnog i gasnog, ali s izrazitim razlikama. U superjonskoj vodi – koja je nedavno napravljena u laboratoriji – ekstremno visoke temperature i pritisci razbijaju svaki molekul vode, ostavljajući jone kiseonika da formiraju čvrstu supstancu, dok joni vodonika lebde okolo više kao tečnost.

Što se tiče vrelog unutrašnjeg jezgra Zemlje, tim je koristio kompjuterske simulacije kako bi seizmički talasi putovali kroz različite kombinacije elemenata, i otkrio da legure gvožđa s ugljenikom, vodonikom i kiseonikom mogu da rade na isti način kao superjonska voda.

Atomi gvožđa su bili „čvrsti“ u strukturi kristalne rešetke, dok bi se molekuli ugljenika, vodonika i kiseonika rasprostirali kroz medijum, stvarajući element sličan tečnosti.

„To je prilično nenormalno“, rekla je He. „Učvršćivanje gvožđa na granici unutrašnjeg jezgra ne menja pokretljivost ovih lakih elemenata, a konvekcija lakih elemenata je kontinuirana u unutrašnjem jezgru.

Malo je verovatno da će ovaj rad biti poslednja reč o ovoj temi. Zaključci istraživanja daju dobar model za ovo mekše i manje gusto čisto gvožđe, ali ne daje odgovor na drugo pitanje o unutrašnjem jezgru, zašto je ono naizgled neujednačeno u celini.

Za to ćemo morati da nastavimo da kopamo.