Gotovo otkako su se ljudi počeli pitati o našem planetu, misterij nastanka Zemljine jezgre ostao je nerazjašnjena zagonetka. Sada, tim istraživača iz Engleske vjeruje da su riješili skrivenu hemijsku enigmu i otkrili kako je nastala čvrsta, željezom bogata masa koja čini unutrašnju Zemljinu jezgru. Ključni element u cijeloj priči pokazao se – ugljik.
Znamo da naša čvrsta jezgra polako raste kako se hladi i stvrdnjava tekuća vanjska jezgra koja je okružuje. Ali kako je taj proces zamrzavanja uopće počeo, pitanje je koje je zbunjivalo naučnike. Jezgra se ohladila najviše oko 250 °C ispod svoje tačke topljenja, umjesto naglog "superhlađenja" od preko 800 °C. Da se to nije dogodilo, Zemlja bi danas imala mnogo veću unutrašnju jezgru ili možda uopće ne bi imala magnetsko polje.
Paradoks 'superhlađenja': Zašto je jezgra posebna?
Nova studija, objavljena u časopisu Nature Communications, a koju su vodili naučnici s Univerziteta u Oxfordu, Leedsu i University College Londonu, imala je cilj objasniti kako unutrašnja jezgra postoji bez ekstremnog superhlađenja u prošlosti. Da bi dobili odgovor, koristili su kompjuterske simulacije procesa smrzavanja i proučavali utjecaj elemenata poput silicija, sumpora, kisika i ugljika na taj proces.
„Svi ovi elementi postoje u gornjem plaštu i tokom historije Zemlje mogli su se otopiti u jezgri“, rekao je Andrew Walker, koautor studije i vanredni profesor nauka o Zemlji na Oxfordu. „Zbog toga mogu objasniti zašto imamo čvrstu unutrašnju jezgru s relativno malo superhlađenja na toj dubini. Prisutnost jednog ili više ovih elemenata također može objasniti zašto je jezgra manje gusta od čistog željeza, što je ključan nalaz seizmologije.“
Ključni element je ugljik
Istraživači su proveli atomske simulacije od oko 100.000 atoma na ekstremnim temperaturama i pritiscima koji vladaju u unutrašnjoj jezgri. Iznenađujuće, otkrili su da silicij i sumpor, elementi za koje se često smatralo da se nalaze u unutrašnjoj jezgri, zapravo usporavaju proces smrzavanja.
Ugljik se, s druge strane, pokazao kao ključni akcelerator u procesu zamrzavanja, što znači da ga vjerovatno ima u jezgri mnogo više nego što se dosad pretpostavljalo.
Nakon brojnih simulacija, naučnici su utvrdili da ako 3,8 posto mase jezgre čini ugljik, superhlađenje može nastupiti na 266 °C. To je, prema studiji, „jedini poznati sastav koji može objasniti i nukleaciju i uočenu veličinu unutrašnje jezgre“.
Otkriće koje mijenja sve
Ovi rezultati ne samo da ukazuju na to da u jezgri ima mnogo više ugljika nego što se mislilo, već i da bez njega ne bi ni postojala čvrsta unutrašnja jezgra Zemlje – dakle, ne bismo postojali ni mi, jer upravo je ugljik taj koji nas sve održava u životu. Tim je zaključio da je „zamrzavanje unutrašnje jezgre bilo moguće zahvaljujući tačnom hemijskom sastavu i da, za razliku od vode kada stvara led, nisu bila potrebna nukleacijska sjemena“, odnosno sitne čestice koje pomažu početak smrzavanja.
Ugljik bi sada mogao pomoći u pronalaženju odgovora na još mnoga nerazjašnjena pitanja o jezgri našeg planeta, otvarajući potpuno novo poglavlje u razumijevanju Zemljine geologije.