تحقیقات نشان می‌دهد که هسته درونی آهنی زمین به صورت حالت «سوپریونیک» عجیبی می‌باشد!!
در اعماق پوسته زمین، پشت گوشته ضخیم و هسته بیرونی مایع، یک توپ 1220 کیلومتری (760 مایلی) از هسته داخلی جامد قرار دارد.
اما مطالعه جدید نشان داده است که هسته داخلی به هیچ وجه جامد نیست، در عوض با هیدروژن، اکسیژن و کربن یک “حالت مافوق یونی” تشکیل می‌دهد که آن را شبیه مایع یا جامد نمی‌کند.
ما نمی‌توانیم دقیقاً 6371 کیلومتر (3959 مایل) را تا مرکز زمین حفاری کنیم تا ببینیم چه خبر است، بنابراین دانشمندان از مته طبیعی زمین – امواج لرزه‌ای ناشی از زلزله – برای درک ترکیب سیاره ما استفاده می‌کنند.
با این حال، حتی با این اندازه‌گیری‌ها، هسته درونی تا حدودی به صورت یک رمز و راز باقی می‌ماند. در دهه 1930، شواهد غیرمستقیم حاکی از آن بود که میتواند جامد باشد و چند دهه بعد تصور می‌شد که به شکل کریستالهای آهنی است. اما این توپ فوق‌العاده داغ و فوق‌العاده متراکم در وسط سیاره ما هنوز هم ما را وادار می‌کند تا حدس بزنیم در آنجا چه خبر است.
ما از داده‌های امواج لرزه‌ای می‌دانیم که هسته داخلی نرم و با سرعت موج برشی کم است، به این معنی که نمی‌تواند فقط آهن جامد یا آلیاژ آهن باشد. برخی از دانشمندان فکر می‌کنند که میتواند یک هسته داخلی دوم وجود داشته باشد، در حالی که برخی دیگر فکر می‌کنند که به دلیل چگالی سبک‌تر از آنچه که فقط آهن خالص انتظار می‌رود، میتواند برخی از عناصر سبک به عنوان آلیاژ وجود داشته باشد.
اما یک مطالعه جدید، به رهبری یو هه از آکادمی علوم چین، اکنون فاز بالقوه ماده را بررسی کرده است که این ترکیب از عناصر ممکن است در پایین وجود داشته باشد و به این پیشنهاد رسیده است که هسته به جای حالت “جامد” واقعاً ممکن است یک حالت سوپریونیک داشته باشد.
این تیم در مقاله جدید خود می‌نویسد: «ما دریافتیم که هیدروژن، اکسیژن و کربن موجود در آهن در شرایط هسته داخلی به حالت فوق یونی تبدیل می‌شوند و ضرایب انتشار بالایی مانند یک مایع نشان می‌دهند.
“این امر نشان می‌دهد که هسته داخلی میتواند در یک حالت فوق یونی باشد تا یک حالت جامد معمولی.”
سوپریونیک حالت دیگری از ماده – در کنار جامد، مایع و گاز – اما با تفاوت‌های مشخص است. در آب فوق یونی – که اخیراً در آزمایشگاه ساخته شده است – دماها و فشارهای بسیار بالا هر مولکول آب را از هم جدا می‌کند و یون‌های اکسیژن را ترک می‌کند تا جامد تشکیل دهند، در حالی که یون‌های هیدروژن بیشتر شبیه به یک مایع در اطراف شناور هستند.
در هسته داغ درونی زمین، این تیم از شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای از نحوه حرکت امواج لرزه‌ای در ترکیب‌های مختلف عناصر استفاده کردند و کشف کردند که آلیاژهای آهن با کربن، هیدروژن و اکسیژن می‌توانند مانند آب فوق یونی کار کنند.
اتم‌های آهن در ساختار شبکه کریستالی «جامد» بودند، در حالی که مولکول‌های کربن، هیدروژن و اکسیژن در محیط پخش می‌شوند و عنصر مایع مانند را ایجاد می‌کنند.
او گفت: “این کاملا غیر طبیعی است.” انجماد آهن در مرز هسته داخلی، تحرک این عناصر سبک را تغییر نمی‌دهد و همرفت عناصر سبک در هسته داخلی پیوسته است.
ترجمه: سارا سیدحاتمی
منبع:
The Iron of Earth’s Inner Core Could Be in a Strange ‘Superionic’ State, Study Finds
JACINTA BOWLER 14 FEBRUARY 2022
https://www.sciencealert.com/scientists-suggest-earth-s-core-could-be-in-a-superionic-state