هسته درونی زمین ساختاری لایهلایه شبیه پیاز دارد
بررسی امواج لرزهای عبوری از هسته درونی زمین طی سالهای اخیر اطلاعات قابلتوجهی درباره مرکز آهنی سیاره ما فراهم کرده است؛ از تغییر شکل و وارونگی چرخش آن گرفته تا بافت غیرمعمول و حتی وجود حالتی خاص از ماده.
به گزارش Science alert، اکنون یک پژوهش تازه نشان میدهد هسته درونی زمین ممکن است ساختاری لایهلایه مشابه پیاز داشته باشد.
دانشمندان آلمانی در این تحقیق بهطور خاص پدیده ناهمسانگردی لرزهای را بررسی کردهاند؛ پدیدهای که در آن سرعت امواج لرزهای هنگام عبور از هسته درونی بسته به جهت حرکتشان تغییر میکند. این ناهمسانگردیها مدتهاست ذهن زمینشناسان را به خود مشغول کرده است.
کارمن سانچز واله کانیشناس دانشگاه مونستر آلمان در اینباره میگوید: فرضیههای متعددی برای توضیح منشا این ناهمسانگردیها مطرح شده بود اما ما تصمیم گرفتیم اثر همزمان سیلیکون و کربن بر رفتار تغییرشکل آهن را بررسی کنیم.
برای درک بهتر این فرآیند پژوهشگران تعامل این عناصر کلیدی هسته درونی را در شرایط فشار و دمای بسیار بالا تا حدود ۸۲۰ درجه سانتیگراد شبیهسازی کردند. آنها با استفاده از روش پراش پرتو ایکس به بررسی ویژگیای به نام جهتگیری ترجیحی شبکه بلوری (LPO) پرداختند؛ مفهومی که توضیح میدهد بلورها درون مواد جامد چگونه در اثر الگوهای حرارتی همراستا میشوند.
پیش از این دادههای قابلاتکایی درباره رفتار LPO در آلیاژهای آهن همراه با سیلیکون و کربن وجود نداشت. از آنجا که این ویژگی میتواند نحوه انتقال امواج صوتی و لرزهای در فلزاتی مانند آهن را تغییر دهد، دانشمندان احتمال میدادند LPO نقشی کلیدی در ناهمسانگردی لرزهای داشته باشد.
در این آزمایشها آلیاژهای آهن سیلیکون کربن در محفظههایی بسیار کوچک فشرده و حرارت داده شدند. سپس الگوهای پراش بهدستآمده تحلیل شد تا ویژگیهای مکانیکی این آلیاژها از جمله مقاومت تسلیم و ویسکوزیته، استخراج و با مدلهای نظری به شرایط واقعی هسته درونی زمین تعمیم داده شود.
نتایج نشان داد افزودن سیلیکون و کربن در مقایسه با آهن خالص آرایش شبکه بلوری را بهطور قابلتوجهی تغییر میدهد. این تغییرات میتواند اختلاف سرعت امواج لرزهای مشاهدهشده در بخش بیرونی هسته درونی را توضیح دهد.
بر اساس این یافتهها هسته درونی زمین احتمالاً از چندین لایه با ترکیب شیمیایی متفاوت تشکیل شده است؛ دستاوردی چشمگیر برای مطالعه ساختاری که بیش از ۵ هزار کیلومتر زیر سطح زمین و در میان لایههایی از سنگ و فلز مذاب پنهان شده است.
بهگفته پژوهشگران بخش مرکزی هسته درونی احتمالا فقیر از سیلیکون و کربن است و همین موضوع به ناهمسانگردی لرزهای شدید منجر میشود؛ در حالی که با افزایش غلظت این عناصر سبک در لایههای بیرونیتر هسته درونی میزان ناهمسانگردی کاهش مییابد.
زمینشناسان با اندازهگیری دقیق امواج لرزهای و بازسازی شرایط هسته زمین در آزمایشگاهها بهتدریج در حال رمزگشایی از پیچیدگیهای درون سیاره هستند. این فرآیند شامل شناسایی ناهماهنگیها، ارائه فرضیههای علمی و آزمون تجربی آنهاست؛ مسیری که تیم این پژوهش با موفقیت طی کرده است.
پژوهشگران در جمعبندی مطالعه خود تاکید میکنند: الگوی ناهمسانگردی وابسته به عمق در هسته درونی زمین احتمالا ناشی از لایهبندی شیمیایی سیلیکون و کربن در جریان تبلور هسته است.
این تحقیق در نشریه علمی Nature Communications منتشر شده است.
انتهای پیام/
