BOSTON - Dünyanın ayaklarımızın altında uzanan geniş magma okyanusları, gezegenin sıvı çekirdeğine oksijen pompalıyor gibi görünüyor. Ve bu oksijen gezegenimizin her yerinde depremleri ve volkanları şekillendiriyor.
Bu, University College London fizikçisi Dario Alfe'nin 5 Mart Salı günü Amerikan Fizik Derneği'nin Mart toplantısında sunduğu bir araştırma grubunun sonucu. Dünyanın çekirdeğindeki oksijeni doğrudan gözlemlemek imkansız olsa da - binlerce mil sıcak kaya bu görüşü engelliyor - Alfe ve işbirlikçileri, sonuçlarını çıkarmak için güneş sistemimizin eski tarihi hakkında sismolojik veri, kimya ve bilginin bir kombinasyonunu kullandılar.
Demir çekirdeğinde oksijen gibi bir şeyin gizlendiğine dair en önemli kanıt? Depremler. Yüzeyde hissettiğimiz gümbürtüler tüm gezegenimizde hareket eden dalgaların sonucudur. Ve bu dalgaların davranışı, neredeyse tüm gezegenin ultrasonu gibi Dünya'nın içeriğine dair ipuçları sunuyor.
Deprem dalgaları çekirdeğin dışına sıçradığında ve yüzeye geri döndüğünde, şekilleri sıvı demir dış çekirdeğinin içindeki basınçlı katı demir çekirdeğinden önemli ölçüde daha az yoğun olduğunu gösterir. Ve bu yoğunluk farkı depremlerin şeklini ve volkanların yüzeydeki davranışlarını etkiler. Ancak Alfe, konuşmasının ardından Canlı Bilim'e saf demirin böyle davranmaması gerektiğini söyledi.
"Çekirdek saf demir ise, katı iç çekirdek ve sıvı arasındaki yoğunluk kontrastı yüzde 1,5 civarında olmalıdır" dedi. "Ancak sismoloji bize bunun yüzde 5 gibi olduğunu söylüyor."
Başka bir deyişle, dış çekirdek olması gerekenden daha az yoğundur, karıştırılmış demir olmayan bir element olduğunu ve daha hafif olmasını önerir.
Bu şu soruyu gündeme getiriyor: Daha hafif eleman neden iç çekirdekle değil dış çekirdekle karıştırılsın?
Atomlar sıvı haldeyken, birbirlerinden serbestçe akarlar, bu da içsel dünyanın aşırı ortamında bile farklı elementlerin bir karışımının bir arada var olmasını mümkün kılar. Ancak aşırı basınçlar iç çekirdeği katı bir duruma zorladığında, buradaki atomlar daha sert bir kimyasal bağlar kafes oluşturur. Ve bu daha katı yapı, yabancı unsurları kolayca barındırmıyor. Katı çekirdek oluşurken, sıkılmış bir tüpten çıkan diş macunu gibi sıvı çevresine oksijen atomları ve diğer safsızlıklar olacaktır.
"Buzdağlarında da benzer bir etki görüyorsunuz," dedi.
Okyanustaki tuzlu su donarsa, safsızlıklarını giderir. Buzdağları, sodyum açısından zengin okyanusun üzerinde yüzen katı tatlı su parçaları haline gelir.
Alfe, sıvı çekirdekteki daha hafif elementin oksijen olduğuna dair doğrudan bir kanıt olmadığını söyledi. Ancak gezegenimiz erken güneş sisteminin toz bulutlarından oluştu ve orada hangi elementlerin bulunduğunu biliyoruz.
Araştırma ekibi, teorik olarak o bulutun yapısına dayanarak çekirdekte mevcut olabilecek, ancak gözlemlenen etkiyi açıklamayan silikon gibi diğer unsurları dışladı. Oksijen, en olası aday olarak kaldı dedi.
Ayrıca, teorik olarak çekirdekte bulunan oksijen seviyeleri, mantonun oksijen içeriğine dayanarak kimyanın tahmin edeceğinden daha düşük görünmektedir. Bu, bugün bile daha fazla oksijen bakımından zengin oksijenli mantodan daha fazla oksijenin dış çekirdeğe kimyasal olarak pompalandığını gösteriyor.
Çekirdekteki oksijenin neye benzediğini sorduktan sonra Alfe, demir doğrudan oksijene bağlandığında oluşan kabarcıkları ve hatta pası hayal etmemeyi söyledi. Bunun yerine, bu sıcaklıklarda ve basınçlarda, oksijen atomları demir atomları arasında serbestçe yüzer ve sıvı demirden yüzer kümeler oluşturur.
Alfe, "90 demir atomu ve 10 oksijen atomuna sahip bir sıvı parseli alırsanız, bu parsel saf demirin bir parselinden daha az yoğun olacak" ve böylece yüzecek.
Bu sonuçları doğrulamaya yardımcı olmak için Alfe, gezegenimizde oluşan ve yüzeye doğru yayılan nötrinoları ölçme çabalarının sonuçlarını dört gözle beklediğini söyledi. "Geoneutrinos" çok nadir olmakla birlikte, ortaya çıktıklarında gezegende özel olarak neler olduğu hakkında çok fazla bilgi sunabileceklerini söyledi.
Ancak, çekirdeğe doğrudan erişmenin herhangi bir yolu olmadan, fizikçiler her zaman makyajı hakkında mümkün olan en iyi yargılarını sınırlı, ikincil verilerden saptıracaklar.
