Pôvod jadra Zeme je jasnejší

|

Nová metóda vytvárania detailných trojrozmerných záberov malých vzoriek materiálu vystaveného vysokému tlaku pomáha objasniť vznik vnútra Zeme. Prvé výsledky ukazujú, že Zem nemusela byť úplne roztopená, aby sa rozdelila na skalnatý plášť a jadro bohaté na železo.

Vedci zo Stanfordovej univerzity skúmajú novú techniku, ktorá by mohla viesť k množstvu nových experimentov

Odpoveď na veľké otázky býva často ukrytá v najmenších detailoch. Tak k otázke najdôležitejšej udalosti v histórii vnútra našej planéty postupuje Wendy Maová. Pomocou novej techniky zisťuje interakciu malých množstiev železa a kremičitanových minerálov pri vysokom tlaku a teplote. Chce zistiť, ako prebehlo oddelenieplášťa od jadra pred približne 4,5 miliardami rokov.

Techniku nazvanú vysokotlaková nanoskopická röntgenová tomografia vyvíjajú pri Standordskej univerzite. Pomocou nej môže Maová skúmať trojrozmerné zábery zmien tvaru a povrchu roztaveného železa a pevných kremičitanových materiálov pri ich správaní sa v rovnakých podmienkach, aké sú v jadre Zeme.

Tomografia je proces, pri ktorom vzniká trojrozmerný obraz kombináciou dvojrozmerných záberov objektu. Počítač dokáže tieto zábery spracovať do trojrozmerného modelu.

Vedci dosiahli vysoký tlak stlačením vzoriek medzi dva diamanty. Tlak vo vnútri Zeme je miliónkrát väčší než atmosférický tlak. Tejto sile dokážu odolať len diamanty. Na svete sa táto technika zatiaľ používa len na Stanforde.

„Je to vzrušujúce, ak dokážete skúmať interakcie v nových podmienkach,“ povedala Maová. „Nikto doteraz tieto zmeny nevidel.“

Vo všeobecnosti je prijímaný názor, že pôvodne homogénna guľa materiálu musela byť veľmi horúca, aby sa mohla rozdeliť na vrstvy, ktoré existujú dnes. Pretože kôra a plášť Zeme sú bohaté na kremík a pod nimi je jadro bohaté na železo, museli sa v určitej chvíli začať presúvať kremík a železo opačným smerom. Nie je jasné, ako to prebehlo.

Ak by bola planéta dostatočne horúca na roztavenie oboch prvkov, dostalo by sa na základe hustoty prvkov železo do stredu a kremík na povrch. Ak by teplota nebola dostatočná na roztopenie kremíka, muselo by sa roztavené železo dostať pomedzi zrnká tuhých minerálov.

Aby ste to mohli dokázať, musíte vedieť, či roztavené železo vytváralo guľôčky alebo kanáliky,“ povedala Maová. „Záležalo pri tom od povrchovej energie medzi kremíkom a železom.“

Predchádzajúce experimenty ukázali, že pri nízkom tlaku vytvára roztavené železo guľôčky podobným spôsobom, akým sa rozleje voda po navoskovanom povrchu. Tieto guľôčky nedokážu preniknúť cez pevný kremičitanový minerál.

Maová povedala, že výsledky jej prvých pokusov pri vysokom tlaku ukázali, že interakcia sa môže líšiť, pretože pri vysokom tlaku sa mení štruktúra kremíka. „Pri vysokom tlaku sa železo predĺži,“ povedala. To by mohlo znamenať, že železo nebude vytvárať izolované guľôčky, ale spojí sa do kanálikov. Ak by dokázalo železo preniknúť cez minerály, bolo by to skutočne významné zistenie v súvislosti s históriou Zeme.“

„Máme nejaké zaujímavé výsledky, ale meranie musíte robiť niekoľkokrát aby ste mohli potvrdiť pravdivosť zistenia,“ uzavrela Maová.

originál článku