Dünya Oluşumunun Deşifresi İçin Derinlerde Elementler Aramak

Dünya yüzeyinin çok altında, yaklaşık 1.800 mil derinliğinde, katı silikat esaslı manto ve erimiş demir açısından zengin çekirdek arasında sıkışan sallanan bir magmatik bölge yatıyor: Çekirdek-manto sınırı. Eski zamanların bir kalıntısı, yaklaşık 4,5 milyar yıl önce tüm gezegenin erimiş olduğu, sonsuz bir magma denizi olan ilkel günler. Bölgenin aşırı baskıları ve sıcaklıkları çalışmayı zorlaştırsa da, bildiğimiz dünyanın gizemli köken hikayesi hakkında ipuçları içeriyor.

Enerji Departmanı’ndan bir bilim adamı olan Arianna Gleason, “Hâlâ dünyanın nasıl oluşmaya başladığını, erimiş bir gezegenden silikat manto ve kabuğunda dolaşan canlılarla nasıl dönüştüğünü bir araya getirmeye çalışıyoruz” diyor. “Malzemelerin farklı baskılar altında nasıl davrandıklarını öğrenmek bize bazı ipuçları verebilir.” diye ekliyor.

Şimdi, bilim adamları Dünya çekirdek manto sınırında bulunan aşırı koşullarda sıvı silikatları incelemek için bir yol geliştirdiler. Bu, dünyanın diğer erimiş günlerini daha iyi anlamasına yol açabilir. Bu da -aynı Dünya gibi- diğer kayalık gezegenlerin tarihine bile uzanabilir. Araştırma bilim adamları Guillaume Morard ve Alessandra Ravasio tarafından yönetildi. Gleason ve SLAC ve Stanford Üniversitesi’nden diğer araştırmacıları içeren ekip, bulgularını bu hafta Ulusal Bilimler Akademisi Bildiriler Kitabı’nda yayınladı.

Fransa’daki Grenoble Üniversitesi ve Sorbonne Üniversitesi’nden bir bilim adamı olan Morard, “Sıvıların ve bardakların, özellikle silikat eriyiklerin özellikleri var,” diyor. “Sorun şu ki, erimiş materyaller çalışmak için daha zorlayıcıdır. Deneylerimizle, jeofizik materyalleri, sıvı yapılarıyla mücadele etmek ve nasıl davrandıklarını öğrenmek için derin Dünya’nın son derece yüksek sıcaklık ve basınçlarında araştırmayı başardık. Dünya’nın ilk anlarını yeniden yaratmak ve onu şekillendiren süreçleri anlamak için bu tür deneyleri kullanabilir. “

Dünya, Güneş’ten Daha Sıcak

SLAC’ın Linac Koherent Işık Kaynağı (LCLS) X-ışını serbest elektron lazerinde, araştırmacılar ilk önce dikkatlice ayarlanmış bir optik lazerle silikat numunesi yoluyla bir şok dalgası gönderdi. Bu onların daha önce sıvı silikatlarla elde edilenden 10 kat daha yüksek olan Dünya’nın mantosundakileri taklit eden basınçlara ve güneşin yüzeyinden biraz daha sıcak olan 6.000 Kelvin kadar yüksek sıcaklıklara ulaşmalarını sağladı.

Daha sonra araştırmacılar, şok dalgasının istenen basınca ve sıcaklığa ulaştığı anda LCLS’den ultra hızlı X-ışını lazer darbeleriyle numuneyi vurdu. Bazı röntgenler daha sonra bir detektöre dağıldı ve bir kırınım paterni oluşturdu. Her insanın kendi parmak izi seti olduğu gibi, malzemelerin atomik yapısı genellikle benzersizdir. Kırınım modelleri, malzeme parmak izini ortaya çıkarır. Araştırmacıların şok dalgası sırasında basınç ve sıcaklığın artmasına tepki olarak numunenin atomlarının nasıl yeniden düzenlendiğini takip etmelerini sağlar. Yüksek basınçta gözlük ve sıvı silikatların ortak bir evrimsel zaman çizelgesini ortaya çıkarmak için sonuçlarını önceki deneylerin ve moleküler simülasyonların sonuçlarıyla karşılaştırdılar.

Bilim adamı Hae Ja Lee “Tüm bu farklı teknikleri bir araya getirip benzer sonuçlar elde etmek heyecan verici” diyor. Şöyle devam ediyor: “Bu, mantıklı ve ileriye doğru bir adım atmak için birleşik bir çerçeve bulmamıza izin veriyor. Diğer çalışmalara kıyasla çok kapsamlı.”

Farklı Elementlerin Gezegene Bağlanması

Gelecekte, LCLS-II yükseltmesinin yanı sıra bu araştırmanın yapıldığı Aşırı Koşullarda Madde (MEC) aracına yapılan yükseltmeler, bilim insanlarının ne kadar demir olduğunu öğrenmek için iç ve dış çekirdekte bulunan aşırı koşulları yeniden yaratmalarına izin verecektir. ve Dünya’nın manyetik alanını oluşturma ve şekillendirmedeki rolü.

Bu çalışmayı takip etmek için araştırmacılar, sıvı silikatların atomik düzenlemesinin daha kesin ölçümlerini yapmak için daha yüksek X-ışını enerjilerinde deneyler yapmayı planlıyorlar. Ayrıca, bu süreçlerin Dünya’dan daha büyük gezegenlerde, süper Dünyalar veya dış gezegenler olarak adlandırılan gezegenlerde nasıl geliştiğini ve bir gezegenin büyüklüğünün ve konumunun kompozisyonunu nasıl etkilediğini anlamak için daha yüksek sıcaklıklara ve baskılara ulaşmayı umuyorlar.

Gleason, “Bu araştırma atomistikleri gezegene bağlamamıza izin veriyor” diyor. “Bu aydan itibaren, yaklaşık 55’i yıldızlarının yaşanabilir bölgesinde, sıvı suyun varlığının mümkün olduğu yerlerde bulunan 4.000’den fazla dış gezegen keşfedildi. Bunlardan bazıları metalik olduğuna inandığımız noktaya evrildi. Gezegenleri yıldız rüzgarlarından ve kozmik radyasyondan koruyan manyetik alanlar oluşturabilen çekirdek vs. Yaşamın oluşması ve sürdürülmesi için yer alması gereken çok fazla parça var. Bu gezegenlerin yapısını daha iyi anlamak için önemli ölçümler yapmak çok önemlidir.”

Kaynak