مطالعهای تازه نشان میدهد هستهی زمین ممکن است مانند پیاز، لایهلایه باشد
امواج لرزه ای که از هسته داخلی زمین می گذرند تا کنون چیزهای زیادی را در مورد هسته آهنی سیاره ما آشکار کرده اند: شکل آن در حال تغییر است، گاهی اوقات معکوس می شود، بافت عجیبی دارد، و حتی حاوی حالت غیرعادی ماده است.
به گزارش افق میهن و به نقل از sciencealert; اکنون، یک مطالعه جدید که به دنبال توضیح دادههای غیرمعمول است، نشان میدهد که هسته زمین ممکن است ساختاری لایهای شبیه پیاز داشته باشد.
دانشمندان آلمانی در این مطالعه به طور خاص بر موضوع “ناهمسانگردی لرزه ای” تمرکز کردند. یعنی تغییرات سرعت امواج لرزه ای در برخورد با هسته داخلی بسته به جهت حرکت آنها.
کارمن سانچز واله، کانی شناس در دانشگاه مونستر، می گوید:
چندین فرضیه برای منشا این ناهمسانگردی ها ارائه شده است. ما تصمیم گرفتیم اثر همزمان سیلیکون و کربن را بر رفتار تغییر شکل آهن بررسی کنیم.
برای درک اینکه واقعاً در هسته زمین چه میگذرد، محققان آزمایش کردند که چگونه این عناصر کلیدی هسته داخلی ممکن است تحت فشارها و دماهای بسیار بالا – تا ۸۲۰ درجه سانتیگراد – برهم کنش کنند.
این سیستم آزمایشی از یک محفظه خلاء و یک سلول سندان الماس با دمای بسیار بالا تشکیل شده است. رنگ نارنجی سلول ناشی از نوری است که در دمای بالا ساطع می کند. (کارمن سانچز واله)
محققان با استفاده از پراش اشعه ایکس، ویژگی به نام “جهت ترجیحی شبکه یا LPO” را بررسی کردند. مفهومی که توضیح میدهد که چگونه کریستالهای درون جامدات در پاسخ به الگوهای حرارتی همسو میشوند.
پیش از این، هیچ داده قابل اعتمادی در مورد شکل LPO آهن در آلیاژ شدن با سیلیکون و کربن در دسترس نبود.
از آنجایی که LPO می تواند بر نحوه حرکت امواج صوتی در فلزاتی مانند آهن تأثیر بگذارد، مدت ها تصور می شد که این عامل می تواند ناهمسانگردی لرزه ای را توضیح دهد. در این پژوهش، این فرضیه در کوچکترین مقیاس ممکن مورد آزمون قرار گرفت. آلیاژها در محفظه های بسیار کوچک قرار گرفتند، تحت فشار شدید فشرده شدند و تا دمای بسیار بالا گرم شدند.
سانچز واله توضیح می دهد:
الگوهای پراش پس از آزمون برای به دست آوردن خواص پلاستیک – به ویژه قدرت تسلیم و ویسکوزیته – آلیاژهای آهن-سیلیکون-کربن مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند. سپس این داده ها با مدل های نظری ترکیب شدند تا آنها را به شرایط واقعی در هسته داخلی زمین برون یابی کنند.
اندازه گیری سرعت امواج
تغییرات پیشبینیشده در سرعت موج در آلیاژهای آهن-سیلیکون-کربن تحت شرایط هسته با دادههای ثبت شده در میدان سازگار بود.
نتایج نشان داد که افزودن سیلیکون و کربن – در مقایسه با آهن خالص – واقعاً آرایش شبکه کریستالی آلیاژ آهن را تغییر میدهد.
این تفاوت در سرعت امواج لرزه ای با ناهنجاری های مشاهده شده در قسمت بیرونی هسته داخلی مطابقت دارد.
این یافتهها شواهد بیشتری ارائه میدهند که هسته داخلی زمین در واقع از چندین لایه تشکیل شده است. یک دستاورد چشمگیر برای مطالعه ساختاری که بیش از ۵ هزار کیلومتر زیر پای ما، زیر لایههایی از سنگ و فلز مایع پنهان شده است.
به گفته محققان، بخش مرکزی هسته داخلی ممکن است سیلیکون و کربن کمی داشته باشد و در نتیجه، ناهمسانگردی لرزه ای قوی را نشان دهد. در حالی که افزایش غلظت عناصر آلیاژی سبک در لایه های بیرونی هسته داخلی این ناهمسانگردی را کاهش می دهد.
زمین شناسان به تدریج پیچیدگی های اعماق زمین را رمزگشایی می کنند. عمدتا با اندازه گیری مسیر امواج لرزه ای و بازسازی شرایط هسته داخلی و خارجی در آزمایشگاه.
این کار دقیق مستلزم یافتن تناقضات، ارائه توضیحات احتمالی، و سپس آزمایش آنها است – کاری که تیم تحقیقاتی توانست با موفقیت انجام دهد.
محققان در خلاصه این مقاله می نویسند:
الگوی ناهمسانگردی وابسته به عمق مشاهده شده در هسته داخلی زمین ممکن است ناشی از لایه بندی شیمیایی سیلیکون و کربن پس از تبلور هسته باشد.
