Νέα μελέτη αποκάλυψε κάτι απροσδόκητο για τον πυρήνα της Γης: Tι λένε επιστήμονες

Νέα μελέτη αποκάλυψε πώς ο πυρήνας της Γης άρχισε να παγώνει και να κρυσταλλώνεται πριν από εκατομμύρια χρόνια.

Σύμφωνα με νέα μελέτη που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Nature Communications, ο πυρήνας φαίνεται να περιέχει μια απροσδόκητη ποσότητα άνθρακα.

Υπολογίζεται ότι το 3,8% του εσωτερικού της Γης αποτελείται από άνθρακα, ποσοστό πολύ υψηλότερο από αυτό που πίστευαν μέχρι σήμερα οι επιστήμονες, καθώς θεωρούσαν ότι ο πυρήνας είναι κυρίως πλούσιος σε σίδηρο. Σήμερα ο πυρήνας συνεχίζει να μεγαλώνει, καθώς περισσότερο από το λιωμένο υλικό γύρω του ψύχεται και ενσωματώνεται στη μάζα του, σε μια διεργασία που απασχολεί τους επιστήμονες εδώ και δεκαετίες.

Ο σχηματισμός ενός στερεού εσωτερικού πυρήνα απαιτεί κάτι παραπάνω από απλή ψύξη – εξαρτάται από την ακριβή χημεία του λιωμένου υλικού. Η διαδικασία μπορεί να συγκριθεί με τη μορφολογία του χαλαζιού: τα σταγονίδια νερού στα σύννεφα πρέπει να φτάσουν σε θερμοκρασίες πολύ χαμηλότερες από το κανονικό σημείο πήξης του νερού για να κρυσταλλωθούν σε πάγο. Παρομοίως, ο λιωμένος σίδηρος στον πυρήνα της Γης πρέπει να «υπερψυχθεί» κατά περίπου 800-1000 °C κάτω από το κανονικό του σημείο πήξης για να στερεοποιηθεί.

Ωστόσο, τα γεωλογικά στοιχεία δείχνουν ότι ο πυρήνας της Γης δεν πάγωσε ποτέ τόσο πολύ. Οι προσομοιώσεις δείχνουν ότι μια τέτοια ακραία ψύξη θα είχε προκαλέσει ανεξέλεγκτη αύξηση του πυρήνα και πιθανή κατάρρευση του μαγνητικού πεδίου του πλανήτη, γεγονός που ποτέ δεν συνέβη. Τα δεδομένα, αντίθετα, δείχνουν ότι ο πυρήνας ψύχθηκε λιγότερο από 250 °C κάτω από το σημείο τήξης του.

Για να εξηγήσουν πώς ο πυρήνας μπόρεσε να κρυσταλλώσει χωρίς υπερβολική ψύξη, ερευνητές από το Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης, το Πανεπιστήμιο του Λιντς και το Πανεπιστήμιο του Λονδίνου κατέφυγαν σε υπολογιστικές προσομοιώσεις.

«Καθένα από αυτά τα στοιχεία υπάρχει στον υπερκείμενο μανδύα και θα μπορούσε επομένως να έχει διαλυθεί στον πυρήνα κατά τη διάρκεια της ιστορίας της Γης», δήλωσε ο συν-συγγραφέας Αναπληρωτής Καθηγητής Andrew Walker από το Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης.

«Ως αποτέλεσμα, αυτά τα στοιχεία θα μπορούσαν να εξηγήσουν γιατί έχουμε έναν στερεό εσωτερικό πυρήνα με σχετικά μικρή υπερψύξη σε αυτό το βάθος. Η παρουσία ενός ή περισσότερων από αυτά τα στοιχεία θα μπορούσε επίσης να δικαιολογήσει γιατί ο πυρήνας είναι λιγότερο πυκνός από τον καθαρό σίδηρο, μια βασική παρατήρηση από τη σεισμολογία».

Η ερευνητική ομάδα προσομοίωσε αλληλεπιδράσεις σε ατομική κλίμακα, παρακολουθώντας τη συμπεριφορά περίπου 100.000 ατόμων υπό υψηλή πίεση και συνθήκες υπερψύξης, παρόμοιες με αυτές που επικρατούν στον εσωτερικό πυρήνα.

Τα αποτελέσματα, ήταν εντυπωσιακά. Στοιχεία όπως το πυρίτιο και το θείο, τα οποία άλλοτε θεωρούνταν σημαντικά συστατικά του πυρήνα, στην πραγματικότητα επιβράδυναν την στερεοποίηση και απαιτούσαν μεγαλύτερη υπέρψυξη. Αντίθετα, ο άνθρακας, επιτάχυνε την ψύξη, φέρνοντας τα μοντέλα πιο κοντά στις παρατηρούμενες συνθήκες.

«Είναι συναρπαστικό να βλέπουμε πως οι διεργασίες σε ατομική κλίμακα ελέγχουν τη θεμελιώδη δομή και τις δυναμικές του πλανήτη μας», είπε ο κύριος συγγραφέας Dr. Alfred Wilson, από το πανεπιστήμιο του Λιντς.

«Μελετώντας τον τρόπο με τον οποίο σχηματίστηκε ο εσωτερικός πυρήνας της Γης, ανακαλύπτουμε σπάνια δεδομένα για τη χημεία μια περιοχής στην οποία ποτέ δεν ελπίζαμε ν’ αποκτήσουμε άμεση πρόσβαση και να μάθουμε πώς θα μπορούσε ν’ αλλάξει στο μέλλον».

Η μελέτη, προσφέρει επίσης νέα δεδομένα στη διαχρονική συζήτηση για την ηλικία του πυρήνα της Γης. Ορισμένοι επιστήμονες, υποστηρίζουν πως, ξεκίνησε ν’ αποκρυσταλλώνεται πριν από πάνω από δύο δισεκατομμύρια χρόνια, ενώ άλλοι υποστηρίζουν πως στερεοποιήθηκε πριν από λιγότερο από μισό δισεκατομμύρια χρόνια.