"Gelecekte değişebilir": Dünya'nın gizemli çekirdeğinin simülasyonları beklenmedik bir şey ortaya çıkardı

Araştırmacılar, Dünya'nın çekirdeği Başlangıçta milyonlarca yıl önce dondu ve kristalize edilmiş, daha önce beklenmedik bir miktarın karbonyayınlanan yeni bir makalede açıklandığı gibi Doğa İletişimi.

Dünya'nın iç kısmının% 3,8'ini hesaba katarak, böyle bir yüzde, araştırmacıların gezegende var olacağına inandıklarından çok daha yüksektir. çekirdekbu öncelikle zengin olduğuna inanılıyor ütü. Şu anda, erimiş çevresinin daha fazlası, katılmak için büyümeye devam ediyor. çekirdekBilim adamlarının onlarca yıldır tartıştıkları bir süreçte kitle.

Dünyanın iç çekirdeğini anlamak

Katı bir iç çekirdek oluşturmak sadece soğutmadan daha fazlasını gerektirir - erimiş malzemenin kesin kimyasına bağlıdır. İşlem dolu oluşumu ile karşılaştırılabilir: Bulutlardaki su damlacıkları, buza kristalleşmeden önce suyun normal donma noktasının çok altındaki sıcaklıklara ulaşmalıdır. Benzer şekilde, Dünya'nın çekirdeğindeki erimiş demir “aşırı soğutmalı” olmalı, sağlamlaştırmak için normal donma noktasının kabaca 800-1000 ° C'nin altına düşmelidir.

Bununla birlikte, jeolojik kanıtlar Dünya'nın çekirdeğinin asla bu kadar soğumadığını göstermektedir. Simülasyonlar, bu aşırı soğutmanın kaçak çekirdek büyümesine neden olacağını ve muhtemelen gezegenin manyetik alanını çökerteceğini gösteriyor - asla gerçekleşmemiş bir olay. Bunun yerine veriler, erime noktasının 250 ° C'nin altında soğutulmuş çekirdeğin olduğunu gösterir.

Sıcak bir çekirdeği uzlaştırmak

Çekirdeğin aşırı soğutma olmadan nasıl kristalleşebileceğini açıklamak için Oxford Üniversitesi, Leeds Üniversitesi ve Londra Üniversitesi Koleji'nden araştırmacılar bilgisayar simülasyonlarına döndü. Gezegenin merkezine doğrudan erişimden yoksun, mantoda var olduğu bilinen karbon, oksijen, kükürt ve silikon gibi elementlerin çekirdekte varsa kristalleşmeyi nasıl etkileyeceğini modellediler.

“Bu unsurların her biri üstteki mantoda bulunur ve bu nedenle Dünya tarihi boyunca çekirdeğe çözülebilirdi,” dedi ortak yazar doçent Andrew Walker Oxford Üniversitesi. “Sonuç olarak, bunlar neden bu derinlikte nispeten az süper soğutma ile sağlam bir iç çekirdeğe sahip olduğumuzu açıklayabilir. Bu elementlerden birinin veya daha fazlasının varlığı, çekirdeğin neden saf demirden daha az yoğun olduğunu, sismolojiden önemli bir gözlem de rasyonelleştirebilir.”

Dondurmanın ilk adımları

Ekip, atom ölçekli etkileşimleri simüle ederek, yüksek basınç altında yaklaşık 100.000 atomun ne kadar davrandığını ve iç çekirdeğe benzer koşullara benzer koşulları izledi. Küçük kristal kümelerinin ilk oluştuğu ve dondurmanın başlangıcını işaretleyen “çekirdeklenme” ye odaklandılar.

Sonuçlar çarpıcıydı. Bir zamanlar çekirdeğin ana bileşenleri olduğu düşünülen silikon ve kükürt gibi elemanlar aslında donmayı yavaşlattı ve daha fazla aşırı soğutma gerektirdi. Karbon, aksine, hızlandırılmış donma, modelleri gözlemlenen koşullara yaklaştırır. % 2.4 karbon karışımı hala kısa düştü, ancak% 3,8 karbonla, simülasyonlar beklentilerle mükemmel bir şekilde hizalandı - sadece 266 ° C aşırı soğutma gerektiren bir iç çekirdek sıcaklığı üretti. Başka hiçbir kombinasyon çekirdeğin gözlemlenen çekirdeklenmesini ve boyutunu yeniden üretmedi.

Çekirdeği araştırmaya devam etmek

Leeds Üniversitesi'nden baş yazar Dr. Alfred Wilson, “Atom ölçekli süreçlerin gezegenimizin temel yapısını ve dinamiklerini nasıl kontrol ettiğini görmek heyecan verici” dedi. “Dünyanın iç çekirdeğinin nasıl oluştuğunu inceleyerek, sadece gezegenimizin geçmişini öğrenmiyoruz. Bir bölgenin kimyasına asla doğrudan ulaşmayı ve gelecekte nasıl değişebileceğini öğrenemeyeceğimiz nadir bir bakış atıyoruz.”

Çalışma aynı zamanda Dünya Çağında devam eden tartışmalara yeni veriler de vermektedir. Bazı bilim adamları iki milyar yıl önce kristalleşmeye başladığını, diğerleri ise yarım milyar yıldan daha kısa bir süre önce katılaştığını öne sürüyor. Carbon'un önemli rolüne işaret eden yeni kanıtlar, bu uzun süredir devam eden sorunun çözülmesine yardımcı olabilir.

Kağıt, "Dünya'nın çekirdek bileşimini iç çekirdek çekirdeklenmesinden kısıtlamak”Ortaya çıktı Doğa İletişimi 4 Eylül 2025'te.

Ryan Whalen, bilgilendirme için bilim ve teknolojiyi kapsar. Veri bilimi sertifikası ile tarihte bir MA ve kütüphane ve bilgi bilimi yüksek lisans derecesine sahiptir. Onunla iletişime geçilebilir [email protected]ve onu Twitter'da takip et @mdntwvlf.