Dünya, gezegenimizin çekirdeğinin en eski tarihini bir araya getirmek için kapsamlı bilgisayar simülasyonları kullanan bir çift Kaliforniya jeokimyacısına en içteki sırlarını bırakmış olabilir.
Dünya'nın kabuğunun ve mantosunun bu şeması, aşırı basınçların, bir magma okyanusundan kristalleşirken, manganın dibine yakın yoğun demir demiri yoğun izotopları bulacağına dair çalışmalarının sonuçlarını göstermektedir.
Dünya bir magma okyanusundan 4.5 milyar yıl önce katı formuna kristalleştiğinde ortaya çıkacak koşullar altında demir taşıyan mineralleri neredeyse sıkıştırmak ve ısıtmak için bir süper bilgisayar kullanarak, iki bilim adamı - Davis'teki California Üniversitesi'nden - farklı demir izotoplarının başlangıçta katı Dünya'ya nasıl dağıldığına dair ilk resmi oluşturduk.
Keşif, gezegenin ince kabuğunun altından metalik çekirdeğine uzanan yaklaşık 1.800 mil derinliğinde bir malzeme tabakası olan Dünya'nın mantosunun evrimi üzerine bir araştırma dalgası başlatabilir.
“Şimdi bu demir izotoplarının başlangıçta Dünya'ya nasıl dağıldığına dair bir fikrimiz olduğuna göre,” dedi baş çalışma yazarı James Rustad, “Dünya motorunun iç işleyişini izlemek için izotopları kullanabilmeliyiz.”
Rustad ve ortak yazar Qing-zhu Yin tarafından yapılan çalışmayı açıklayan bir makale dergi tarafından çevrimiçi olarak yayınlandıDoğa Jeolojisi 14 Haziran Pazar günü, Temmuz ayında basılı yayın öncesinde.
Dünya'nın kabuğu ve çekirdeği arasında sıkışmış olan geniş manto, gezegenin hacminin yaklaşık yüzde 85'ini oluşturuyor. İnsan zaman ölçeğinde, küremizin bu muazzam kısmı sağlam görünüyor. Ancak milyonlarca yıl boyunca, erimiş çekirdekten gelen ısı ve mantonun kendi radyoaktif bozulması, düşük bir alev üzerinde kalın çorba gibi yavaşça çalkalanmasına neden olur. Bu dolaşım, dağlar oluşturan ve depremlere neden olan tektonik plakaların yüzey hareketinin arkasındaki itici güçtür.
Bu viskoz kütlenin fiziğine içgörü sağlayan bir bilgi kaynağı, deniz tabanının yayılmasının olduğu okyanus ortası sırtlarında Dünya'nın yüzeyine yükselen kayalarda bulunan dört kararlı form veya izotop ve sıcak noktalardır. Hawaii'nin yer kabuğundan geçen volkanlar gibi. Jeologlar, bu malzemenin bir kısmının, manto ile çekirdek arasındaki sınırın, yüzeyin yaklaşık 1.800 mil altında kaynaklandığından şüpheleniyorlar.
Yin, “Jeologlar, doğadaki fiziko-kimyasal süreçleri izlemek için biyologların yaşamın evrimini izlemek için DNA'yı kullanma izotoplarını kullanıyorlar” dedi.
Kayalardaki demir izotopların bileşimi, bir kayanın yaratıldığı basınç ve sıcaklık koşullarına bağlı olarak değişeceğinden, Yin, jeologların prensip olarak, mantoların jeolojik tarihini izlemek için sıcak noktalarda toplanan kayalarda demir izotopları kullanabileceğini söyledi . Ancak bunu yapmak için, ilk olarak izotopların, soğuduklarında ve sertleştiklerinde Dünya'nın ilkel magma okyanusunda nasıl dağıldıklarını bilmeleri gerekir.
Yin ve Rustad, Dünya'nın iç kısmındaki aşırı basınç ve sıcaklığın rakip etkilerinin, gezegenin kabuğunun yaklaşık 400 mil altındaki çekirdek manto sınırına uzanan bölge olan alt mantodaki mineralleri nasıl etkileyeceğini araştırdı. Bölgede 4,500 dereceye kadar Kelvin sıcaklıkları mineraller arasındaki izotopik farklılıkları minik bir seviyeye düşürürken, ezme basınçları demir atomunun temel şeklini değiştirme eğilimindedir, bu da elektronik spin geçişi olarak bilinir.
Parite, şimdi alt mantoda meydana geldiği bilinen bir sıcaklık, basınç ve farklı elektronik spin durumları altında iki mineralin demir izotop bileşimini hesapladı. İki mineral, ferroperovskite ve ferropericlase, Dünya'nın bu derin kısmında oluşan demirin neredeyse tamamını içerir.
Hesaplamalar o kadar karmaşıktı ki, Rustad ve Yin serilerinin tamamlanması için bir ay gerekli olan bilgisayardan geçti.
Yin ve Rustad, aşırı basınçların demirin kristalleşen manto dibine yakın yoğun izotoplarına sahip olacağını belirlediler.
Araştırmacılar, laboratuarda çekirdek-manto sınırında bulunanlara eşdeğer sıcaklık ve basınçlara maruz kalan saf kimyasallardaki demir izotoplarının varlığını belgelemeyi planlıyorlar. Sonunda Yin, alt mantodan üretilen jeolojik örneklerde teorik tahminlerinin doğrulandığını umduklarını söyledi.
Kaynak: EurekAlert
