BOSTON - אוקיינוסים של מאגמה עצומים של כדור הארץ, המסתובבים עמוק מתחת לרגלינו, כנראה שואבים חמצן לליבת הנוזל של כדור הארץ. ושהחמצן מעצב רעידות אדמה והרי געש בכל רחבי כדור הארץ שלנו.
זו המסקנה של גוף הפיזיקאי דאריו אלף, המחקר של אוניברסיטת קולג 'בלונדון, שהוצג ביום שלישי (5 במרץ) כאן בישיבת מרץ של החברה האמריקאית לפיזיקה. למרות שאי אפשר לראות חמצן בליבת כדור הארץ באופן ישיר - אלפי מיילים של סלע חם מעכב את הנוף הזה, אלף ומשתפי הפעולה שלו השתמשו בשילוב של נתונים סייסמולוגיים, כימיה וידע על ההיסטוריה העתיקה של מערכת השמש שלנו כדי להסיק את מסקנותיהם.
החלק העיקרי של ההוכחות לכך שמשהו כמו חמצן מסתתר בליבת הברזל? רעידות אדמה. הקשקושים שאנו חשים על פני השטח הם תוצאה של גלים העוברים בכל כדור הארץ שלנו. וההתנהגות של אותם גלים מציעה רמזים לתכני כדור הארץ - כמעט כמו אולטרסאונד של כל כדור הארץ.
כאשר גלי רעידת אדמה מתנפצים מהליבה ובחזרה אל פני השטח, צורתם מצביעה על כך שהליבה החיצונית של הברזל הנוזלי צפופה פחות משמעותית מליבת הברזל המוצקה בלחץ שבתוכה. וההבדל בצפיפות משפיע על צורת רעידות האדמה ועל התנהגות הרי הגעש על פני השטח. אבל לא ככה ברזל טהור צריך להתנהג, אמר אלף ל- Live Science לאחר שיחתו.
"אם הגרעין היה ברזל טהור, ניגוד הצפיפות בין הליבה הפנימית המוצקה לנוזל צריך להיות בסדר גודל של 1.5 אחוז," אמר. "אבל הסייסמולוגיה אומרת לנו שזה יותר כמו חמישה אחוזים."
במילים אחרות, הגרעין החיצוני פחות צפוף מכפי שהיה אמור להיות, ומציע שיש איזה אלמנט שאינו ברזל מעורבב בו, מה שהופך אותו לקל יותר.
אז זה מעלה את השאלה: מדוע היסוד הקל יותר ישתלב עם הליבה החיצונית אך לא עם הגלעין הפנימי המוצק?
כאשר האטומים נמצאים במצב נוזלי, הם זורמים זה בזה בחופשיות, מה שמאפשר לתערובת של אלמנטים שונים להתקיים בכפיפה אחת, אפילו בסביבה הקיצונית של כדור הארץ הפנימי, אמר אלף. אך ככל שלחצים קיצוניים מאלצים את הגרעין הפנימי למצב יציב, האטומים שם יוצרים סריג נוקשה יותר של קשרים כימיים. והמבנה המחמיר הזה אינו יכול להכיל אלמנטים זרים באותה קלות. עם התגבשות הליבה המוצקה, היה זה יורק אטומי חמצן וזיהומים אחרים לסביבתו הנוזלית כמו משחת שיניים שיורה מתוך צינור סחוט.
"אתה רואה השפעה דומה בשטח של קרחונים," אמר.
כאשר מי המלח באוקיאנוס קופאים, הם גורשים את זיהומיהם. אז קרחונים בסופו של דבר כגושי מים מתוקים מוצקים הצפים מעל האוקיאנוס עשיר בנתרן.
אין הוכחות ישירות לכך שהיסוד הקל יותר בגרעין הנוזל הוא חמצן, אמר אלף. אבל כוכב הלכת שלנו נוצר מענני האבק של מערכת השמש המוקדמת, ואנחנו יודעים אילו אלמנטים היו שם.
צוות המחקר פסל גורמים אחרים, כמו סיליקון, שעשויים להיות תיאורטית בליבה על בסיס איפור הענן, אך אינם מסבירים את ההשפעה שנצפתה. חמצן נותר כמועמד ככל הנראה, אמר.
יתר על כן, רמות החמצן הקיימות בליבה תיאורטית נראות נמוכות ממה שהכימיה הייתה מנבאת על סמך תכולת החמצן של המעטפת. מה שמרמז שיותר חמצן נשאב כימית לליבה החיצונית גם בימינו מהמלבוש העשיר יותר בחמצן המקיף אותו.
כשנשאל איך נראה החמצן בליבה, אלף אמר לא לדמיין בועות או אפילו את החלודה שנוצרת כאשר ברזל נקשר ישירות לחמצן. במקום זאת, בטמפרטורות ולחצים אלה, אטומי החמצן היו צפים בחופשיות בין אטומי ברזל ויוצרים גושים מלאי ברזל נוזליים.
"אם אתה לוקח חבילה של נוזלים שיש בה 90 אטומי ברזל ו -10 אטומי חמצן, החבילה הזו תהיה פחות צפופה מחבילה של ברזל טהור," וכך היא תצוף, אמר אלפי.
כדי לאשר את התוצאות הללו, אלף אמר שהוא מצפה לתוצאות המאמצים למדידת נייטרינים שנוצרים בכוכב הלכת שלנו והקרינו החוצה אל פני השטח. בעוד ש"ג'ינו-רטרינו "הם נדירים מאוד, הוא אמר, הם יכולים להציע מידע רב על המתרחש בכדור הארץ באופן ספציפי כאשר הם יופיעו.
אך ללא דרך גישה ישירה לליבה, פיזיקאים תמיד יתקעו בפסק הדין הטוב ביותר שלהם לגבי איפורו מתוך נתונים משניים מוגבלים.
