Dünyanın çekirdeğinde oksijen var mı?

Yüksek basınçlı deney, önceden bilinmeyen demir açısından zengin bir demir oksit üretir

Aşırı kimya: Yüksek basınç deneylerine göre, demir ve nikele ek olarak, Dünya’nın iç çekirdeği egzotik, demir açısından zengin bir oksit formunda oksijen içerebilir. Dünya’nın çekirdeğinin aşırı basıncı ve ısısı altında, iki demir atomu tabakasının bir oksijen atomu tabakasıyla dönüşümlü olduğu bir demir oksit oluşabilir. Daha önce bilinmeyen bu bağlantı, Dünya’nın çekirdeğinin neden katı metalden sismik olarak daha yumuşak olduğunu açıklayabilir.

Dünyanın iç, katı çekirdeği, gezegenimizdeki en uç ve gizemli yerdir. Bu katı metal kürenin yapısı, ne zaman katılaştığı ve demir ve nikel dışında hangi elementleri içerdiği büyük ölçüde belirsizdir. Ancak son yıllarda, dünyanın iç çekirdeğinin sanıldığından daha yumuşak olduğuna ve bu nedenle daha hafif elementler içermesi gerektiğine dair artan kanıtlar var – bunun için olası adaylar hidrojen, kükürt, silikon, karbon ve oksijen ve aynı zamanda soy gazlardır. helyum ve ksenon.

Oksijenin Gizemi

Özellikle oksijen, dünyanın çekirdeğindeki bir hafif element için olası bir aday olarak kabul edilir: “Oksijen, dünyanın oluşumunun ve gelişmesinin her aşamasında mevcuttu ve derin iç kısımdaki kimyasal etkileşimler, çekirdek ile yerküre arasındaki oksijen transferini de içerir. manto,” diye açıklıyor Pekin’deki Yüksek Basınç Araştırma ve Teknoloji merkezinden Jin Liu ve meslektaşları. “Ancak demir ve oksijenin gezegen oluşumunda kilit unsurlar olduğuna inanılırken, Dünya’nın iç çekirdeğinde oksijenin varlığı tartışmalıdır.”

Sorun: Şimdiye kadar, dünyanın çekirdeğindeki oksijenin en olası şekli olan demir oksidin yalnızca düşük demir içeren varyantları biliniyordu. Ancak, dünyanın demir açısından zengin çekirdeğindeki koşullara uymuyorlar. Mevcut modellere göre saf oksijen katı demirde çözünmez. Bu nedenle Liu ve ekibi, yüksek basınç deneylerinde Dünya’nın çekirdeğinin aşırı basıncını ve sıcaklığını taklit ettiler ve daha sonra demir açısından zengin demir oksitlerin oluşup oluşmayacağını araştırdılar.

Karıştırılmış demir tozunu bir elmas damga hücresine yerleştirdiler ve onu kademeli olarak 260 gigapaskal’a varan daha yüksek basınçlara ve 2.700 ila 3.200 derecelik iyi sıcaklıklara maruz bıraktılar.

Toprak çekirdeği koşullarında yeni demir oksit

Sonuç: 220 gigapaskal basınca ve 2.300 dereceye varan sıcaklığa sahip ilk çalıştırmalarda, numune odasında pek bir şey olmadı. Kimyasal bir reaksiyon olduğuna dair hiçbir kanıt yoktu. Bununla birlikte, malzeme dünyanın çekirdeğinin aşırı koşullarına ulaştığında bu durum değişti: Araştırmacıların bildirdiği gibi, X-ışını saçılma analizleri, bilinen demir oksit veya demir karbür formlarından hiçbiriyle eşleşmeyen zirveler gösterdi.

Daha fazla analiz, yüksek basınç odasında önceden bilinmeyen demir açısından zengin bir demir oksidin – Fe ₂₈ O ₁₄ – oluştuğunu ortaya çıkardı. Bu bileşikte, oksijen ve demir atomları, demir oksitlerde olduğu gibi kristal kafes içinde karışmaz. Bunun yerine, ayrı katmanlar oluştururlar, böylece her bir oksijen atomu katmanı iki demir katmanını takip eder. Genel olarak, atomlar kendilerini kompakt bir altıgen yapı içinde düzenlerler.

Oksit yerine metal benzeri

Ekip, “Bu sonuçlar, demir açısından zengin demir oksitlerin Dünya’nın iç çekirdeğinin koşulları altında kararlı olabileceğini gösteriyor” diye yazıyor. Bu nedenle oksijen, dünyanın iç çekirdeğinde mevcut olabilir – ve hafif element karışımlarından biri olarak, katı çekirdeğin sismik “yumuşaklığını” açıklar. İlk analizler aynı zamanda bu demir açısından zengin demir oksitlerdeki demirin klasik bir oksit gibi davranmadığını, bunun yerine bir metal gibi davrandığını gösteriyor – bu da uygun.

Liu, “Bu anizotropik demir oksit bileşiklerinin elastik, reolojik ve termal taşınım özelliklerine ilişkin gelecekteki çalışmalar, Dünya’nın iç çekirdeğinin sismik özellikleri, oluşumu ve bileşimi ve ayrıca gezegenimizin termal evrimi hakkında yeni bilgiler sağlayabilir” dedi. onun takım durumu. Yüksek basınçlı demir oksitlerin ayrıntılı olarak hangi özelliklere sahip olduğu ve dünyanın dış ve iç çekirdeğinde gerçekte ne şekilde ve ne ölçüde bulunduğu şimdilik belirsizliğini koruyor.

 

Yüksek basınçlı deney, önceden bilinmeyen demir açısından zengin bir demir oksit üretir Aşırı kimya: Yüksek basınç deneylerine göre, demir ve nikele ek olarak, …

Devamını Oku

Yüksek basınçlı deney, önceden bilinmeyen demir açısından zengin bir demir oksit üretir Aşırı kimya: Yüksek basınç deneylerine göre, demir ve nikele ek olarak, …

Devamını Oku