Naučnici otkrili šta se zapravo nalazi u samom centru Zemlje

Danas znamo da naše čvrsto, gvozdeno jezgro polako i neprekidno raste kako se hladi, smrzava i očvršćava tečno spoljašnje jezgro koje ga okružuje. Ali kako je taj proces smrzavanja uopšte počeo, pitanje je bez odgovora otkad znamo da se on dešava. Hlađenje jezgra do tačke smrzavanja nije samo stvar temperature, već i hemijskog sastava koji mora biti tačno pogođen kako bi nastala kristalizacija (poput kapljica vode u oblacima), što zatim hladi spoljašnje jezgro pre nego što se zamrzne, i to bez neželjenih posledica, prenosi Nova.

Da superhlađenje jezgra nije bilo tako precizno, Zemlja bi danas imala mnogo veće unutrašnje jezgro ili možda uopšte ne bi imala magnetno polje. Pošto se to nije dogodilo, naučnici veruju da se jezgro prvobitno hladilo najviše oko 250 °C ispod svoje tačke topljenja, umesto naglog superhlađenja od preko 800 °C ispod te granice.

Nova studija, objavljena u časopisu Nature Communications i koju su vodili naučnici sa Univerziteta u Oksfordu, Lidsu i Univerzitetskog koledža u Londonu imala je cilj da objasni kako unutrašnje jezgro postoji bez ekstremnog superhlađenja u prošlosti. Da bi dobili odgovor, koristili su kompjuterske simulacije procesa smrzavanja i ispitivali kako elementi poput silicijuma, sumpora, kiseonika i ugljenika utiču na to smrzavanje.

„Svi ovi elementi postoje u gornjem omotaču i mogli su tokom istorije Zemlje da se rastvore u jezgru“, rekao je u saopštenju Endru Voker, koautor studije i vanredni profesor nauka o Zemlji na Oksfordu. „Zbog toga oni mogu da objasne zašto imamo čvrsto unutrašnje jezgro sa relativno malo superhlađenja na toj dubini. Prisustvo jednog ili više ovih elemenata takođe može objasniti zašto je jezgro manje gusto od čistog gvožđa, što je ključni nalaz seizmologije.“

Tim je sproveo atomske simulacije od oko 100.000 atoma na temperaturama i pritiscima koji vladaju u unutrašnjem jezgru. Te simulacije su omogućile da se prati način na koji se mali, kristalni klasteri atoma formiraju iz tečnosti. Upravo ti „nukleacioni“ događaji predstavljaju prve korake ka smrzavanju.

Istraživače je iznenadilo što silicijum i sumpor, elementi za koje se često smatralo da se nalaze u unutrašnjem jezgru, zapravo usporavaju proces smrzavanja, prvi nagoveštaj da ono što smo ranije mislili o jezgru nije tačno. Ugljenik, s druge strane, pokazao se kao ključni ubrzivač u procesu smrzavanja, što znači da ga verovatno ima u jezgru mnogo više nego što se dosad verovalo.

Nakon brojnih simulacija, naučnici su ustanovili da, ako 3,8 odsto mase jezgra čini ugljenik, superhlađenje može da nastupi na 266 °C, što je „jedini poznati sastav koji može da objasni i nukleaciju i uočenu veličinu unutrašnjeg jezgra“.

Rezultati ne samo da ukazuju na to da u jezgru ima mnogo više ugljenika nego što se mislilo, već i da bez njega ne bi ni postojalo čvrsto unutrašnje jezgro Zemlje.

„Eksperimenti takođe pokazuju“, napisao je tim, „da je smrzavanje unutrašnjeg jezgra bilo moguće zahvaljujući tačnom hemijskom sastavu i da, za razliku od vode kada formira grad, nije bilo potrebnih nukleacionih semena, sitnih čestica koje pomažu da smrzavanje počne. To je ključno, jer su u ranijim simulacijama svi kandidati za nukleaciona semena u jezgru ili otopljeni ili rastvoreni.“

Ugljenik bi sada mogao da pomogne u pronalaženju još odgovora na nerešena pitanja o jezgru naše planete.