A szélsőséges kémiai reakciók magyarázatot adhatnak arra, hogy a Föld középső rétegében miért van annyi szén.

A Föld olvadt fémmagja és a köpeny közötti határzóna, sziklás középső rétege egy gyémántbánya lehet.

Egy új laboratóriumi kísérlet azt találta, hogy szélsőséges hőmérsékleten és nyomáson a vas, a szén és a víz kombinációja – a mag-köpeny határán található összes lehetséges összetevő – gyémántot képezhet.

Ha ez a folyamat mélyen a Föld belsejében is megtörténik, az megmagyarázhatja a köpeny néhány furcsa furcsaságát, többek között azt, hogy miért van benne több szén, mint amennyit a tudósok várnak.

Az eredmények segíthetnek megmagyarázni a furcsa struktúrákat is a mag-köpeny határában, ahol a földrengések hullámai drámaian lelassulnak. Ezeket az „ultraalacsony sebességű zónáknak” nevezett régiókat furcsa köpeny-struktúrákkal társítják, köztük két óriási foltot Afrika és a Csendes-óceán alatt; átmérőjük csak néhány mérföld vagy több száz lehet.

A legfontosabb – és legérdekesebb hírek itt! Kattints és szólj hozzá, ha tetszik, osztd meg a legérdekesebb – és legizgalmasabb tartalmakat!

Senki sem tudja pontosan, mik ezek. Egyes tudósok szerint 4,5 milliárd éves múltra tekintenek vissza, és a nagyon ősi Földről származó anyagokból készültek.

Az új kutatás azonban azt sugallja, hogy e zónák egy része a lemeztektonikának köszönheti létezését, amely valószínűleg jóval a Föld kialakulása után, talán 3 milliárd évvel ezelőtt kezdődött.

Egy új gondolattal egészítjük ki, hogy ezek nem teljesen régi szerkezetek” – mondta a Live Science-nek Sang-Heon Shim, a tanulmány vezető szerzője, az Arizonai Állami Egyetem geotudósa.

A mély Föld szimulálása

Ahol a mag találkozik a köpennyel, a folyékony vas a szilárd kőzethez dörzsölődik. Ez ugyanolyan drámai átmenet, mint a kőzet-levegő határfelület a Föld felszínén, mondta Shim a Live Science-nek.

Egy ilyen átmenetnél, különösen magas nyomáson és hőmérsékleten, furcsa kémia fordulhat elő. Sőt, a földrengéshullámok visszaverődését használó tanulmányok a köpeny leképezésére kimutatták, hogy a kéregből származó anyagok behatolhatnak a mag-köpeny határáig, mintegy 3000 kilométerrel a Föld felszíne alatt.

A szubdukciós zónákban a tektonikus lemezek egymás alá nyomulnak, és az óceáni kérget a felszín alá hajtják. Az óceáni kéregben lévő kőzetek ásványi anyagaikban víz van zárva. Ennek eredményeként, mondta Shim, lehetséges, hogy víz található a mag-köpeny határán, és ott kémiai reakciókat indíthat el.

A legfontosabb – és legérdekesebb hírek itt! Kattints és szólj hozzá, ha tetszik, osztd meg a legérdekesebb – és legizgalmasabb tartalmakat!

(Az egyik elmélet az Afrika és a Csendes-óceán alatti köpenyfoltok párjával kapcsolatban az, hogy torz óceáni kéregből állnak, amelyet mélyen a köpenybe nyomtak, és potenciálisan vizet is hordozhatnak magukkal.)

A gyémántok magas hőmérsékletű, nagy nyomású körülmények között keletkeznek, mint például a mag-köpeny határán. (Kép jóváírása: Sang-Heon Shim, Arizona State University)
Az ötlet tesztelésére a kutatók összegyűjtötték a mag-köpeny határán rendelkezésre álló összetevőket, és gyémánt üllőkkel préselték össze őket, így akár 140 gigapascal nyomást is generáltak. (Ez körülbelül 1,4 milliószorosa a tengerszinti nyomásnak.)
A kutatók a mintákat 6830 Fahrenheit-fokra (3776 Celsius-fokra) is felmelegítették. „Megfigyeltük, hogy milyen reakció történik, amikor felmelegítettük a mintát”
– mondta Shim.
„Aztán gyémántot észleltünk, és váratlan elemcserét észleltünk a kőzet és a folyékony fém között.” Gyémántok kidolgozása Shim szerint a mag-köpeny határának nyomása és hőmérséklete alatt a víz egészen másképpen viselkedik, mint a Föld felszínén.
A hidrogénmolekulák kiválnak az oxigénmolekulákról. A nagy nyomás miatt a hidrogén a vas felé gravitál, amely a mag nagy részét alkotó fém. Így a vízből származó oxigén a köpenyben marad, míg a hidrogén összeolvad a maggal. Amikor ez megtörténik, úgy tűnik, hogy a hidrogén félrenyomja a magban lévő más könnyű elemeket, beleértve, döntően a szenet. Ez a szén kikerül a magból és a köpenybe kerül.
A mag-köpeny határán jelenlévő magas nyomáson a szén legstabilabb formája a gyémánt. – Így képződik a gyémánt – mondta Shim.
Ezek nem ugyanazok a gyémántok, amelyek egy eljegyzési gyűrűben csilloghatnak; a legtöbb gyémánt, amely feljut a felszínre, és végül valakinek az ékszerévé válik, nem néhány ezer, hanem néhány száz kilométer mélyen formálódik.
A mag-köpeny gyémántok azonban valószínűleg lebegőek, és a kéregben végigsöpörhetnek, miközben elosztják szénüket. A köpenyben háromszor-ötször több szén található, mint amennyit a kutatók a csillagokban és más bolygókon lévő elemek aránya alapján várnának.
A Föld ezen rétegében talált gyémántok magyarázatot adhatnak az eltérésre, mondta Shim. Ő és csapata kiszámította, hogy ha az óceáni kéregben lévő víznek akár 10-20%-a is eljut a mag-köpeny határáig, akkor elegendő gyémántot tud kipermetezni a kéreg széntartalmának magyarázatához.

Érdekel a folytatás: Itt megtalálod!

Forrás: Livesscience

Hirmagazin.eu

Kapcsolódó híreinkTöbb ettől a szerzőtől