שני אוקיינוסים מאגמה עמוקים בתוך כדור הארץ הצעיר, כך עולה ממחקר

צוות מדענים באירופה אסף עדויות חדשות על התנהגותו של סלע מותך עשיר בסיליקה עמוק בפנים כדור הארץ. בטמפרטורות ולחצים גבוהים המדומים במעבדה, מדענים צפו בשינויים מבניים באטומי הסיליקון שהשפיעו על צפיפות החומר המותך. ייתכן ששינויים כאלה הובילו לשני אוקיינוסים מאגמה המופרדים על ידי שכבה של חומר גבישי במעטפת במהלך תקופת ההתהוות המוקדמת של כדור הארץ. המחקר פורסם ב -7 בנובמבר 2013 בכתב העתטֶבַע.


כדור הארץ נוצר לפני כ -4.5 מיליארד שנה, ובהתחלה הוא היה מכוסה ברובו בסלע מותך חם. לאט לאט כדור הארץ התקרר ונוצר קרום. כיום, כדור הארץ מורכב מכמה שכבות המורכבות מהקרום המוצק, המעטפת המוצקה יחסית, הליבה החיצונית הנוזלית והליבה הפנימית המוצקה.

כדור-קרום-מעטפת-ליבה-lbl-580

כריתת כדור הארץ המציגה את הקרום, המעטפת והליבה. קרדיט תמונה: המעבדה הלאומית לורנס ברקלי.


בעוד שמדענים אינם יכולים לקחת דגימות עמוק מבפנים של כדור הארץ, הם יכולים ללמוד מעט על המעיל על ידי הכפפת דגימות של סלע וולקני לטמפרטורות ולחצים גבוהים דומים במעבדה. מתקני מחקר חדשים מאפשרים למחקרים אלה להתקיים בלחצים גבוהים יותר ויותר, מה שמייצר נתונים על עומקים עמוקים יותר ויותר.

מחקר חדש העניק דגימות של בזלת עתירת סילקה ללחצים של עד 60 ג'יגה-פסקל וטמפרטורות של עד 3000 מעלות צלזיוס (5432 מעלות פרנהייט). כשהלחצים התקרבו ל -35 ג'יגה -פסקל (שווה ערך לכ -350,000 פעמים הלחץ של האטמוספירה שלנו על פני השטח), אטומי הסיליקון והחמצן התארגנו מחדש ממבנה טטרהדרלי עם ארבעה קשרים כימיים למבנה קומפקטי יותר עם שישה קשרים כימיים. הייתה לכך השפעה בולטת על צפיפות החומר. שינויים כאלה במעטפת כנראה מילאו תפקיד חשוב ביצירת המבנה הפנימי של כדור הארץ, אומרים המדענים. הנתונים הנוכחיים מצביעים על כך שאולי היו שני אוקיינוסים מאגמה המופרדים על ידי שכבה של חומר גבישי במהלך תקופת ההיווצרות המוקדמת של כדור הארץ.

stishovite-580

סטישוביט, צורה צפופה של חומר סיליקט המצוי במעטה התחתון של כדור הארץ. ששת האטומים האדומים מייצגים קשירת חמצן לאטום סיליקון. קרדיט תמונה: מדעי החומרים.

קריסל סנלופ, מחברת המחקר הראשית, היא עמיתת מחקר במרכז למדע בתנאים קיצוניים ובבית הספר לפיזיקה ואסטרונומיה באוניברסיטת אדינבורו בבריטניה. היא התייחסה למשמעות היצירה בידיעה לתקשורת:




מעבדות מודרניות מאפשרות למדענים לשחזר תנאים עמוקים בליבת כדור הארץ, ולתת לנו תובנה יקרת ערך כיצד חומרים מתנהגים בקיצוניות כזו. זה עוזר לנו לבנות על מה שאנחנו כבר יודעים על איך כדור הארץ נוצר.

המרכז למדע בתנאים קיצוניים (CSEC) הוא תוכנית מחקר שיתופית שהוקמה באפריל 2004. חוקרי התוכנית חוקרים מגוון נושאים מדעיים מתקדמים, כולל האופן שבו אורגניזמים אקסטרופילים ('אהבה קיצונית') מסתגלים ללחצים גבוהים ו עד כמה קרח בלחץ גבוה נוצר על כוכבי לכת חיצוניים כמו אורנוס ונפטון. גילוי חומרים מוליכים חדשים שניתן לסנתזם בלחצים ובטמפרטורות גבוהות הוא גם תחום מחקר פעיל ב- CSEC.

המחקר החדש שפורסם בטֶבַענערך עם מכשור PETRAIII (Positron-Electron Tandem Ring Accelerator III), מקור לקרינת סינכרוטרון, ב Deutsches Elektronen-Synchrotron (הידוע בכינויו DESY) בהמבורג, גרמניה. המימון למחקר ניתן בחלקו על ידי מועצת המחקר האירופית ומשרד החינוך והמחקר הפדרלי הגרמני. מחברי המחקר כללו את ג'יימס דרוויט, זוזאנה קונופקובה, פיליפ דאלאדיי-סימפסון, דונה מורטון, נאצ'יקטה ראי, ווים ואן ווסטרנן וולפגנג מורגנרוט.

שורה תחתונה: אלימודפורסם בכתב העתטֶבַעב- 7 בנובמבר 2013 השיגו עדויות חדשות על התנהגותו של סלע מותך עשיר בסיליקה עמוק בפנים כדור הארץ. בטמפרטורות ולחצים גבוהים המדומים במעבדה, מדענים צפו בשינויים מבניים באטומי הסיליקון שהשפיעו על צפיפות החומר המותך. שינויים כאלה עשויים להוביל לשני אוקיינוסים מאגמה המופרדים על ידי שכבה של חומר גבישי במעטפת במהלך התקופה המעצבת של כדור הארץ.


מדענים מגלים שכבת סלע מותך נוזל במעטפת כדור הארץ

רעיון חדש לאופן שבו נוצר ליבת כדור הארץ