İç Dünya Çekirdeği hayal edilenden daha sıcak

Yeni deney sıcaklıkları bin derece düzeltir

Araştırmacı açık numune odasına elmas presle bakıyor © ESRF / Blascha Faust
Yüksek sesle okuma

4.000 derece? 6.000 derece? Veya 7.000'den fazla mı? Dünyanın iç çekirdeğinde ne kadar sıcak olduğu belli değildi. Kısmen, 20 yıl önce yapılan bir deney teorik hesaplamalardan anlamlı şekilde daha düşük değerlere ulaştığı için. Fransız araştırmacılar tarafından yapılan başka bir deneyde şimdi daha fazla netlik sağlanıyor. Önceki okumayı bin derece düzeltirler. Bu, "Science" dergisinde bildirildiği gibi teori ve gözlemlerin uzlaştırılmasına yardımcı olur.

{1l}

Gezegenimizin itici gücü ve motorudur: Dünya'nın çekirdeği olmadan, sağlam bir iç ve sıvı bir dış parçaya bölünmüş olsaydı, dünyanın koruyucu manyetik alanı, volkanları ve sürüklenen kıta plakaları olmazdı. Sadece sıvı demir-nikel karışımının katı iç çekirdek etrafındaki hareketi ve merkezden üstteki mantoya büyük ısı atlaması bu olaylara neden olabilir. Modeller dış çekirdekte en az 4, 000 derece Kelvin sıcaklığının ve 1, 3 milyon atmosferden daha yüksek bir basıncın hakim olduğunu göstermektedir. Ama dahası, gezegenin merkezinde, işler daha da aşırılaşıyor. Sismik dalgaların yardımıyla yapılan dolaylı ölçümler, muhtemelen yaklaşık 3, 3 milyon atmosfer basıncı (330 gigapaskal) olduğunu göstermektedir.

Arpajon'daki Fransız Enerji Araştırmaları Komiseri'nden Simone Anzellini ve meslektaşları "Ne kadar sıcak, ancak bu ölçümlerle belirlenemiyor." Ancak tam da bu sıcaklık, Dünya'nın çekirdeğinin yer aldığı jeofiziksel işlemlerin neredeyse tüm modelleri için çok önemli. Diğer şeylerin yanı sıra, çok sayıda araştırma grubu zaten bu değeri teorik olarak, örneğin termodinamik modelleme yoluyla hesaplamaya çalışmıştır.

Laboratuvarda mini dünya çekirdeği

Diğer bir yaklaşım, dünyanın iç çekirdeğindeki koşulları laboratuarda tekrarlamak ve demirin iç çekirdekte olduğu gibi bir basınçta eridiğini kontrol etmektir. Ancak, tam erime noktasını doğru bir şekilde belirlemek, ölçümleri yanlış yapmak zor olmuştur. Bu nedenle, diğer şeylerin yanı sıra, hem teorik hem de pratik çalışmalar oldukça farklı sonuçlar vermiştir. Araştırmacılar, "Tahmini değerler 4850 ve 7.600 Kelvin arasında değişiyor" dedi. ekran

Daha fazla netlik sağlamak için, Anzellini ve meslektaşları, demirin erime noktasını daha doğru belirlemek için yeni bir teknik kullanarak bir laboratuvar deneyi yaptılar. İki elmas zımbanın uçlarının arasına küçük bir demir dolgun koyuyorlar - yalnızca bu malzeme muazzam basınca dayanacak kadar zor. Her iki elmas ucu daha sonra, aralarındaki basınç iki milyondan fazla atmosfere karşılık gelinceye kadar yavaşça birbirlerine doğru bastırıldı. Bu arada, bir lazer ışını izole bir numune odasına monte edilmiş topluluğu 3.000 ila 5.000 Kelvin sıcaklıklara kadar ısıtdı. Amaç tam olarak demir yumruğunun basınç altında erimeye başladığı ısıyı bulmaktı.

X-ışını erime noktasını temizler

İşte bu noktada yenilik devreye girdi: Araştırmacılar, demirin yapısını gözlemlemek için ultra ince bir röntgen kullandılar. Işınların kırınım paternini kullanarak, neredeyse ikinciye, tam olarak demir atomlarının düzeninin ne zaman değiştiğini ve kristalinden sıvı durumuna geçtiğini belirleyebildiler. Sonuç: 2, 2 milyon atmosfer basıncında, demir yumrularının erime noktası 4.800 Kelvin civarındaydı - aparatlar daha yüksek değil. Bununla birlikte, ölçülen eğrileri farklı basınçlar ve sıcaklıklar için kullanarak, araştırmacılar iç ve dış dünya arasındaki sınırın koşullarına göre tahmin edebildiler. 6.230 Kelvin'e geldiler - 500 K yukarı ya da aşağı olası sapmalarla.

Anzellini ve meslektaşları “Bizim değerimiz önceki deneyden yaklaşık 1000 Kelvin daha yüksek” diyor. Böylece önceki teorik hesaplamalara çok daha iyi uyuyor ve olası çekirdek sıcaklık aralığını daha da daraltıyor. Çekirdekten alt mantoya ısı nakliyesi modelleriyle bile, yeni değer iyi anlaşır ve bu nedenle ileri araştırmalar için iyi bir temel sağlar. (Science, 2013; doi: 10.1126 / bilim.1233514)

(Bilim, 29.04.2013 - NPO)