BOSTON - vastele oceane de magmă ale Pământului, care se plimbă adânc sub picioarele noastre, par să pompeze oxigen în miezul lichid al planetei. Și că oxigenul conturează cutremurele și vulcanii de pe toată planeta noastră.
Aceasta este concluzia unui corp de cercetare, fizicianul Universității din Londra, Dario Alfe, prezentat marți (5 martie) aici la întâlnirea din martie a American Physical Society. Deși este imposibil de observat oxigenul în miezul Pământului direct - mii de kilometri de rocă fierbinte împiedică această vedere - Alfe și colaboratorii săi au folosit o combinație de date seismologice, chimie și cunoștințe despre istoria antică a sistemului nostru solar pentru a trage concluziile lor.
Principala dovadă că ceva ca oxigenul se ascunde în miezul de fier? Cutremure. Zvonurile pe care le simțim la suprafață sunt rezultatul valurilor care se mișcă pe întreaga noastră planetă. Iar comportamentul acelor valuri oferă indicii asupra conținutului Pământului - aproape ca o ecografie a întregii planete.
Atunci când valurile de cutremur sări din miez și înapoi la suprafață, forma lor indică faptul că miezul exterior din fier lichid este semnificativ mai puțin dens decât miezul de fier solid sub presiune din interiorul său. Și această diferență de densitate are impact asupra formelor de cutremure și a comportamentului vulcanilor la suprafață. Dar nu așa ar trebui să se comporte fierul pur, a spus Alfe pentru Live Science după discuția sa.
"Dacă miezul a fost fier pur, contrastul de densitate dintre miezul interior solid și lichid ar trebui să fie de ordinul 1,5%", a spus el. „Dar seismologia ne spune că seamănă mai mult cu 5 la sută”.
Cu alte cuvinte, miezul exterior este mai puțin dens decât ar trebui, ceea ce sugerează că există un element non-fier amestecat în interior, ceea ce îl face mai ușor.
Deci, aceasta ridică întrebarea: de ce ar fi amestecat elementul mai ușor cu miezul exterior, dar nu cu miezul interior solid?
Atunci când atomii sunt într-o stare lichidă, ei curg liber unul peste altul, făcând posibil să coexiste un amestec de elemente diferite, chiar și în mediul extrem al Pământului interior, a spus Alfe. Dar, deoarece presiunile extreme forțează miezul interior într-o stare solidă, atomii de acolo formează o rețea mai rigidă de legături chimice. Și că această structură mai strictă nu adaptează atât de ușor elemente străine. Pe măsură ce nucleul solid se forma, acesta ar avea atomi de oxigen și alte impurități în împrejurimile sale lichide, cum ar fi pasta de dinți care se scot dintr-un tub stors.
"Vedeți un efect similar în aisbergurile", a spus el.
Când apa sărată din ocean îngheață, își expulzează impuritățile. Așabergurile se termină ca niște bucăți de apă dulce solidă care plutesc peste oceanul bogat în sodiu.
Nu există dovezi directe că elementul mai ușor din miezul lichid este oxigenul, a spus Alfe. Dar planeta noastră s-a format din norii de praf ai sistemului solar timpuriu și știm ce elemente erau prezente acolo.
Echipa de cercetare a exclus alte elemente, cum ar fi siliciul, care ar putea fi teoretic prezent în miezul bazat pe machiajul acelui nor, dar nu explică efectul observat. Oxigenul a fost lăsat cel mai probabil candidat, a spus el.
Mai mult, nivelurile de oxigen prezent teoretic în miez par mai mici decât cele pe care le-ar prezice chimia pe baza conținutului de oxigen al mantalei. Asta sugerează că mai mult oxigen este probabil să fie pompat chimic în miezul exterior chiar și astăzi de la mantaua mai bogată în oxigen care o înconjoară.
Întrebat cum arată oxigenul din miez, Alfe a spus să nu-și imagineze bule sau chiar rugina care se formează atunci când fierul se leagă direct de oxigen. În schimb, la acele temperaturi și presiuni, atomii de oxigen ar pluti liber între atomii de fier, creând o mulțime de fier lichid.
"Dacă luați un colet de lichid care are 90 de atomi de fier și 10 atomi de oxigen, acest colet va fi mai puțin dens decât un pachet de fier pur", și astfel va pluti, a spus Alfe.
Pentru a ajuta la confirmarea acestor rezultate, Alfe a spus că așteaptă cu nerăbdare rezultatele eforturilor de măsurare a neutrinilor formați pe planeta noastră și care radiază spre suprafață. În timp ce „geoneutrinii” sunt foarte rari, a spus el, ei pot oferi o mulțime de informații despre ceea ce se întâmplă în mod specific pe planetă atunci când apar.
Însă fără niciun fel de acces direct la nucleu, fizicienii vor fi întotdeauna blocați făcând cele mai bune judecăți posibile cu privire la machiajul acestuia din date secundare limitate.
