14 نوامبر 2023 – توسط دانشگاه ایالتی آریزونا-تصویری از بلورهای سیلیس که از فلز مایع هسته بیرونی زمین به دلیل یک واکنش شیمیایی ناشی از آب بیرون می‌آیند. اعتبار: دن شیم / ASU
چند دهه پیش، لرزه‌شناسان با تصویربرداری از این سیاره، لایه‌ای نازک به ضخامت بیش از چند صد کیلومتر را شناسایی کردند. منشا این لایه که به عنوان لایه اول E شناخته می شود، تا کنون یک راز بوده است.
یک تیم بین المللی از محققان، از جمله دانشمندان دانشگاه ایالتی آریزونا، دان شیم، تهیون کیم و جوزف اورورک از دانشکده زمین و اکتشافات فضایی، نشان داده اند که آب از سطح زمین می تواند به اعماق سیاره نفوذ کند و ترکیب سیاره را تغییر دهد. بیرونی ترین ناحیه هسته مایع فلزی و ایجاد یک لایه نازک و متمایز. تصویری از بلورهای سیلیس که از فلز مایع هسته بیرونی زمین به دلیل یک واکنش شیمیایی ناشی از آب بیرون می‌آیند.
تحقیقات آنها در Nature Geoscience منتشر شد.
تحقیقات نشان می‌دهد که طی میلیاردها سال، آب‌های سطحی توسط صفحات تکتونیکی نزولی یا فرورانش به اعماق زمین منتقل شده‌اند. پس از رسیدن به مرز هسته و گوشته، در حدود 1800 مایل زیر سطح، این آب یک تعامل شیمیایی عمیق را ایجاد می کند و ساختار هسته را تغییر می دهد.
همراه با یونگ جائه لی از دانشگاه یونسی در کره جنوبی، شیم و تیمش از طریق آزمایش های فشار بالا نشان داده اند که آب فرورانش شده از نظر شیمیایی با مواد هسته واکنش می دهد. این واکنش یک لایه غنی از هیدروژن و تهی شده از سیلیکون را تشکیل می دهد که بالاترین ناحیه هسته خارجی را به یک ساختار فیلم مانند تبدیل می کند. علاوه بر این، این واکنش کریستال‌های سیلیکا را تولید می‌کند که بالا می‌آیند و در گوشته ادغام می‌شوند.
پیش‌بینی می‌شود که این لایه فلزی مایع اصلاح‌شده ، با سرعت‌های لرزه‌ای کاهش‌یافته، در راستای ویژگی‌های غیرعادی نقشه‌برداری شده توسط زلزله‌شناسان چگالی کمتری داشته باشد.
سال‌ها اعتقاد بر این بود که تبادل مواد بین هسته و گوشته زمین کم است. با این حال، آزمایش‌های فشار بالا اخیر ما داستان متفاوتی را نشان می‌دهد. ما دریافتیم که وقتی آب به مرز هسته و گوشته می‌رسد، با سیلیکون موجود در کره زمین واکنش نشان می‌دهد. شیم گفت: هسته، سیلیس را تشکیل می دهد.
این کشف، همراه با مشاهدات قبلی ما از الماس‌هایی که از واکنش آب با کربن موجود در مایع آهن تحت فشار شدید تشکیل می‌شوند، به یک برهمکنش بسیار پویاتر هسته و گوشته اشاره می‌کند که مبادله مواد قابل توجهی را نشان می‌دهد.
این یافته، درک ما را از فرآیندهای داخلی زمین افزایش می‌دهد و نشان می‌دهد که چرخه آب جهانی گسترده‌تر از آنچه قبلاً شناخته شده بود، است. “فیلم” تغییر یافته هسته پیامدهای عمیقی برای چرخه های ژئوشیمیایی دارد که چرخه آب سطحی را با هسته فلزی عمیق متصل می کند.
این مطالعه توسط یک تیم بین‌المللی از دانشمندان زمین‌شناسی با استفاده از تکنیک‌های تجربی پیشرفته در منبع فوتون پیشرفته آزمایشگاه ملی Argonne و PETRA III از Deutsches Elektronen-Synchrotron در آلمان برای تکرار شرایط شدید در مرز هسته و گوشته انجام شد.
