BOSTONAS - Atrodo, kad didžiuliai Žemės magmos vandenynai, besisukantys giliai po mūsų kojomis, siurbia deguonį į skystą planetos šerdį. Tas deguonis formuoja žemės drebėjimus ir ugnikalnius visoje mūsų planetoje.
Tokią išvadą Londono universiteto koledžo fizikas Dario Alfe'as pateikė antradienį (kovo 5 d.) Čia kovo mėn. Vykusiame Amerikos fizikų draugijos susirinkime. Nors tiesiogiai nepastebėti deguonies Žemės šerdyje neįmanoma - tūkstančiai mylių karštos uolienos trukdo tokiam vaizdui - Alfe ir jo bendradarbiai padarė seismologinių duomenų, chemijos ir žinių apie senovės mūsų Saulės sistemos istoriją derinį, kad padarytų savo išvadas.
Pagrindinis įrodymas, kad geležies šerdyje slepiasi kažkas panašaus į deguonį? Žemės drebėjimai. Sklandymas, kurį jaučiame paviršiuje, yra bangų, judančių visoje mūsų planetoje, padarinys. O tų bangų elgesys rodo žemės turinį - beveik kaip visos planetos ultragarsą.
Kai žemės drebėjimo bangos atsimuša nuo šerdies ir atgal į paviršių, jų forma rodo, kad skystas geležies išorinis šerdis yra žymiai mažiau tankus nei jo viduje esantis kietas geležies šerdis. Šis tankio skirtumas daro įtaką žemės drebėjimų formai ir ugnikalnių elgsenai paviršiuje. Tačiau ne taip turėtų elgtis gryna geležis, - po pokalbio Alfe pasakojo „Live Science“.
„Jei šerdis buvo gryna geležis, tankio kontrastas tarp kietos vidinės šerdies ir skysčio turėtų būti maždaug 1,5 procento“, - sakė jis. "Bet seismologija sako, kad tai daugiau kaip 5 procentai".
Kitaip tariant, išorinė šerdis yra mažiau tanki, nei turėtų būti, tai rodo, kad joje yra sumaišytas ne geležies elementas, kuris tampa lengvesnis.
Taigi kyla klausimas: kodėl lengvesnis elementas turėtų būti sumaišytas su išorine šerdimi, bet ne su tvirta vidine šerdimi?
Kai atomai yra skystoje būsenoje, jie laisvai teka vienas per kitą, sudarydami galimybę skirtingų elementų mišiniams egzistuoti net ekstremalioje vidinės Žemės aplinkoje, sakė Alfe. Kadangi ekstremalūs slėgiai verčia vidinę šerdį į vientisą būseną, ten esantys atomai sudaro griežtesnę cheminių jungčių gardelę. Ir ta griežtesnė struktūra nėra taip lengvai pritaikoma pašaliniams elementams. Susidarius kietai šerdiai, į jos skystą aplinką patektų deguonies atomai ir kiti nešvarumai, pavyzdžiui, dantų pasta šaudytų iš suspausto vamzdelio.
„Jūs matote panašų poveikį ledkalniuose“, - sakė jis.
Kai sūrus vanduo vandenyne užšąla, jis pašalina jo priemaišas. Taigi ledkalniai baigiasi kieto gėlo vandens gabalėliais, plūduriuojančiais virš natrio turtingo vandenyno.
Nėra jokių tiesioginių įrodymų, kad lengvesnis elementas skystoje šerdyje yra deguonis, sakė Alfe. Tačiau mūsų planeta susiformavo iš ankstyvosios saulės sistemos dulkių debesų ir mes žinome, kokie elementai joje buvo.
Tyrimo komanda atmetė kitus elementus, pavyzdžiui, silicį, kurių teoriškai gali būti branduolyje, remiantis to debesies makiažu, tačiau nepaaiškino pastebėto efekto. Deguonis liko kaip greičiausias kandidatas, sakė jis.
Be to, deguonies lygis, esantis teoriškai šerdyje, atrodo žemesnis nei tas, kurį chemija galėtų numatyti, atsižvelgiant į deguonies kiekį mantijoje. Tai rodo, kad daugiau deguonies chemiškai siurbia į išorinę šerdį net ir šiandien iš aplink ją esančios daugiau deguonies turinčios mantijos.
Paklaustas, kaip atrodo deguonis šerdyje, Alfe teigė neįsivaizduojantis burbuliukų ar net rūdžių, kurie susidaro, kai geležis jungiasi tiesiai prie deguonies. Vietoj to, esant tokiai temperatūrai ir slėgiui, deguonies atomai laisvai plūduriuotų tarp geležies atomų, sudarydami plūdrius skysto geležies gumulėlius.
„Jei paimsite skysčio siuntinį, kuriame yra 90 geležies atomų ir 10 deguonies atomų, šis siuntinys bus mažiau tankus nei grynos geležies paketas“, taigi jis plūduriuoja, sakė Alfe.
Kad padėtų patvirtinti šiuos rezultatus, Alfe sakė, kad tikisi pastangų išmatuoti neutrinus, suformuotus mūsų planetoje ir spinduliuojančius paviršiaus link, rezultatus. Nors „geoneutrinai“ yra labai reti, pasak jo, jie gali pasiūlyti daug informacijos apie tai, kas konkrečiai vyksta planetoje, kai jie pasirodo.
Bet jokiu būdu neturėdami galimybės tiesiogiai prisijungti prie šerdies, fizikai visada bus įstrigę, darydami geriausius įmanomus sprendimus apie jo makiažą iš ribotų, nepagrindinių duomenų.
