Jádrem naší planety je železo. Nyní se však vědci zlepšují v chápání toho, co se ještě točí ve vířivce ve středu Země.
Tlukot srdce naší planety zůstává tajemstvím pro vědce, kteří se snaží zjistit, jak byla Země vytvořena a co se stalo při jejím vzniku. V nedávné studii dokázali znovu vytvořit silné tlaky ve středu naší planety, což vědcům umožnilo nahlédnout do její rané existence a dokonce pochopit, jak by nyní mohlo vypadat zemské jádro.
O svém objevu informovali v nejnovějším vydání Science. "Pokud zjistíme, které prvky tvoří jádro, můžeme lépe porozumět podmínkám, za kterých se Země formovala, což nám zase poskytne více informací o rané historii sluneční soustavy," říká geochemik Anat Shahar se sídlem ve Washingtonu. na Carnegie Institute of Science. To také umožní vědcům získat vhled do toho, jak se jiné skalní planety formovaly v naší sluneční soustavě i mimo ni.
Země byla vytvořena asi před 4,6 miliardami let nespočetnými srážkami pevných látek o velikosti od Marsu po malý asteroid. Jak se hmota rané Země zvětšovala, zvyšoval se její vnitřní tlak a teplota.
To ovlivnilo způsob, jakým železo, které tvoří většinu zemského jádra, chemicky reagovalo s lehčími prvky, jako je vodík, kyslík a uhlík, stejně jako s těžšími kovy, které se oddělily od pláště a skončily ve vnitřku Země. Plášť je vrstva přímo pod zemskou kůrou a pohyb roztavené horniny v této oblasti uvádí do pohybu tektonické desky.
Vědci si již dlouho uvědomili, že změny teploty mohou ovlivnit, do jaké míry se izotop prvku, jako je železo, stane součástí jádra. Tento proces se nazývá izotopová frakcionace.
Doposud však nebyl tlak považován za kritickou proměnnou ovlivňující tento proces. "V 60. a 70. letech byly prováděny experimenty, které hledaly důsledky takového tlaku, ale vědci nic nenašli," říká Shahar. „Ale teď víme, že tlak, při kterém experimenty prováděli (asi dva gigapascaly), nebyl dostatečně silný.“
V roce 2009 další výzkumný tým publikoval dokument, ve kterém navrhl, že tlak může ovlivnit prvky, které vstoupily do zemského jádra. Shahar a její tým se proto rozhodli znovu posoudit jeho účinky pomocí zařízení, které vytváří tlak až 40 gigapascalů. To je mnohem blíže 60 gigapascalům, které vědci považují za průměr během rané formace Země.
Propagační video:
V experimentech prováděných na pokročilém fotonovém zdroji v Carnegie Institution ve Washingtonu vědci umístili malé vzorky železa smíchaného s vodíkem, uhlíkem a kyslíkem mezi dva diamanty. Poté byla letadla tohoto diamantového svěráku přitlačena k sobě a vytvořil obrovský tlak.
Následně byly převedené vzorky železa bombardovány rentgenovými paprsky s vysokou energií. "Používáme rentgenové záření k testování vibračních vlastností fází železa," řekl Shahar. Různé frekvence vibrací naznačují, které izotopy železa jsou mezi vzorky.
Vědci zjistili, že takový silný tlak skutečně ovlivňuje izotopovou frakcionaci. Výzkumný tým zejména zjistil, že reakce mezi železem a vodíkem nebo uhlíkem, která by měla být přítomna v jádru, by měla zanechat charakteristickou stopu v hornině pláště. Ale taková stopa nebyla nalezena.
"Proto věříme, že vodík a uhlík nejsou hlavními světelnými prvky v jádru," řekl Shahar.
Ale kombinace železa a kyslíku nemohla zanechat stopy v plášti, jak ukázaly experimenty vědců. Proto je možné, že kyslík by se mohl stát jedním z nejlehčích prvků ve složení zemského jádra.
Tato zjištění podporují hypotézu, že kyslík a křemík tvoří základ světelných prvků rozpuštěných v zemském jádru, říká Joseph O'Rourke, geofyzik z Kalifornského technologického institutu v Pasadeně, který se studie nezúčastnil.
"Kyslík a křemík jsou v plášti hojné a víme, že se rozpouštějí v železe při vysoké teplotě a vysokém tlaku," řekl. „Jelikož je zaručeno, že kyslík a křemík jsou v jádru, ostatní kandidáti jako vodík a uhlík mají malou šanci.“
Shahar uvedla, že její tým zamýšlí opakovat experiment s křemíkem a sírou, které mohou být součástí jádra. Nyní, když ukázali, že tlak může ovlivnit frakcionaci, chce tento tým zkoumat vliv tlaku a teploty při jejich kombinaci. Věří, že výsledky se mohou lišit od toho, když se tlak a teplota používají samostatně. "Naše experimenty jsme prováděli na vzorcích pevného železa při pokojové teplotě." Ale když se jádro utvořilo, všechno bylo v roztaveném stavu, “řekl Shahar.
Zjištění z těchto experimentů mohou být podle vědců relevantní pro planety mimo naši sluneční soustavu. "Faktem je, že vidíme pouze povrch nebo atmosféru exoplanet," řekl Shahar. - Jak ale jejich vnitřní část ovlivňuje dění na povrchu? Odpověď na tuto otázku ovlivní, zda na této planetě existuje život. “