5.000 kilometreden fazla altımızda, Dünya'nın katı metal iç çekirdeği 1936'ya kadar keşfedilmemişti. Neredeyse bir asır sonra, hala onun ne zaman ve nasıl oluştuğuna dair temel soruları yanıtlamakta zorlanıyoruz.
Bunlar çözülmesi kolay bulmacalar değil. İç çekirdeği doğrudan örnekleyemeyiz, bu nedenle gizemlerini çözmenin anahtarı , onu sismik dalgalarla dolaylı olarak örnekleyen sismologlar , dinamiklerinin modellerini oluşturan ve demirin davranışını inceleyen mineral fizikçileri arasındaki işbirliğinde yatmaktadır. yüksek basınç ve sıcaklıklarda alaşımlar.
Bu disiplinleri birleştiren bilim adamları, ayaklarımızın kilometrelerce altında neler olduğuna dair önemli bir ipucu verdi. Gelen yeni bir araştırmaya onlar Dünya'nın iç çekirdek iç çekirdek ne kadar eski açıklanmasına yardımcı olabilecek şekilde, biri diğerinden daha tarafta daha hızlı büyüyen ve dünyanın manyetik alanının ilgisini çekmekte geçmişi nasıl ortaya koyuyor.
Erken Dünya
Dünya'nın çekirdeği, gezegenimizin 4,5 milyar yıllık tarihinde, ilk 200 milyon yıl içinde çok erken bir dönemde oluşmuştur. Yerçekimi, daha ağır demiri genç gezegenin merkezine çekerek, manto ve kabuğu oluşturmak için kayalık, silikat minerallerini bıraktı.
Dünya'nın oluşumu gezegen içinde çok fazla ısı yakaladı. Bu ısının kaybı ve devam eden radyoaktif bozunma ile ısınma, o zamandan beri gezegenimizin evrimini yönlendirdi. Dünya'nın iç kısmındaki ısı kaybı, Dünya'nın manyetik alanını oluşturan sıvı demir dış çekirdekteki güçlü akışı yönlendirir . Bu arada, Dünya'nın derin iç kısmında soğutma , gezegenimizin yüzeyini şekillendiren güç levhası tektoniğine yardımcı olur .
Dünya zamanla soğudukça, gezegenin merkezindeki sıcaklık sonunda aşırı basınçlarda demirin erime noktasının altına düştü ve iç çekirdek kristalleşmeye başladı. Bugün, iç çekirdek her yıl yaklaşık 1 mm yarıçapında büyümeye devam ediyor, bu da her saniye 8.000 ton erimiş demirin katılaşmasına eşit. Milyarlarca yıl içinde, bu soğutma sonunda tüm çekirdeğin katılaşmasına yol açacak ve Dünya'yı koruyucu manyetik alanı olmadan bırakacaktır.
Çekirdek konusu
Bu katılaşmanın homojen bir katı küre oluşturduğu varsayılabilir, ancak durum böyle değil. 1990'larda bilim adamları , iç çekirdekten geçen sismik dalgaların hızının beklenmedik bir şekilde değiştiğini fark ettiler. Bu, iç çekirdekte asimetrik bir şeyler olduğunu gösteriyordu.
Spesifik olarak, iç çekirdeğin doğu ve batı yarısı farklı sismik dalga hızı değişimleri gösterdi. İç çekirdeğin doğu kısmı Asya, Hint Okyanusu ve Batı Pasifik Okyanusu'nun altında, batı ise Amerika, Atlantik Okyanusu ve doğu Pasifik'in altında yer alıyor.
Yeni çalışma, jeodinamik modelleme ve demir alaşımlarının yüksek basınçta nasıl davrandığına dair tahminlerle birleştirilmiş yeni sismik gözlemler kullanarak bu gizemi araştırdı. Endonezya'nın Banda Denizi'nin altında bulunan doğu iç çekirdeğinin Brezilya'nın altındaki batı yakasından daha hızlı büyüdüğünü buldular.
Bu düzensiz büyümeyi, sadece bir tarafı çalışan bir dondurucuda dondurma yapmaya çalışmak gibi düşünebilirsiniz: buz kristalleri, dondurmanın yalnızca soğutmanın etkili olduğu tarafında oluşur. Dünya'da düzensiz büyüme, gezegenin geri kalanının iç çekirdeğin bazı kısımlarından diğerlerinden daha hızlı ısı emmesinden kaynaklanır.
Ancak dondurmadan farklı olarak, katı iç çekirdek, iç çekirdeğin küresel şeklini koruyan sürünen bir iç akış süreci boyunca yeni büyümeyi eşit olarak dağıtan yerçekimi kuvvetlerine tabidir. Bu, gezegenimizin iç çekirdeğindeki sismik dalga hızlarında bu eşit olmayan büyüme kaydedilmesine rağmen, Dünya'nın devrilme tehlikesi olmadığı anlamına gelir.
Çekirdek Arkadaş
Peki bu yaklaşım, iç çekirdeğin kaç yaşında olabileceğini anlamamıza yardımcı oluyor mu? Araştırmacılar sismik gözlemlerini akış modelleriyle eşleştirdiklerinde, çok daha önce oluşan tüm çekirdeğin merkezindeki iç çekirdeğin büyük olasılıkla 500 milyon ile 1.500 milyon yıl arasında olduğunu buldular.
Çalışma, bu yaş aralığının daha genç ucunun daha iyi bir eşleşme olduğunu, ancak daha eski ucun Dünya'nın manyetik alanının gücündeki değişiklikleri ölçerek yapılan bir tahminle eşleştiğini bildirmektedir . Hangi sayı doğru çıkarsa çıksın, iç çekirdeğin göreceli bir genç olduğu, Dünya'nın dokuzda biri ile üçte biri arasında bir yaşta olduğu açıktır.
Bu yeni çalışma, iç çekirdeğin güçlü ve yeni bir modelini sunuyor. Ancak, bunun doğru olması için yazarların yaptığı bazı fiziksel varsayımların doğru olması gerekir. Örneğin, model yalnızca iç çekirdek, hakkında bir miktar belirsizliğin olduğu belirli bir kristalin demir fazından oluşuyorsa çalışır.
Ve düzensiz iç çekirdeğimiz Dünya'yı olağandışı mı yapıyor? Birçok gezegen gövdesinin birbirinden bir şekilde farklı olan iki yarısı olduğu ortaya çıktı. On Mars , kuzey yarısında yüzey güney yarı daha dağlık iken-alt yalan olduğunu. Ay'ın yakın tarafı kabuk uzak tarafı birine kimyasal olarak farklıdır. On Mercury ve Jüpiter bu dengesiz ama yüzey değil kuzey ve güney arasında bir ayna görüntüsü oluşturmadığı manyetik alan.
Bu nedenle, tüm bu asimetrilerin nedenleri değişse de, Dünya, orantısız gök cisimlerinden oluşan bir güneş sistemindeki hafif asimetrik bir gezegen olarak iyi bir şirket gibi görünüyor.
- Jessica Irving Senior Lecturer in Geophysics, University of Bristol
- Sanne Cottaar Lecturer in Global Seismology, University of Cambridge
