Doslovno središte Zemlje predstavlja misterij otkako su se ljudi počeli pitati o našoj planeti. Kako je nastala Zemljina jezgra? Istraživači iz Engleske sada vjeruju da su riješili skrivenu kemijsku zagonetku koja pomaže objasniti čvrstu, željezom bogatu masu koja čini unutarnju jezgru Zemlje. A u glavnoj ulozi našao se ugljik.
Danas znamo da naša čvrsta, željezna jezgra polako i neprekidno raste kako se hladi, smrzava i očvršćuje tekuća vanjska jezgra koja je okružuje. Ali kako je taj proces smrzavanja uopće započeo, pitanje je bez odgovora otkako znamo da se on događa. Hlađenje jezgre do točke smrzavanja nije samo stvar temperature, već i kemijskog sastava koji mora biti točno pogođen kako bi nastala kristalizacija (poput kapljica vode u oblacima), što zatim hladi vanjsku jezgru prije nego što se zamrzne, i to bez neželjenih posljedica.
Da superhlađenje jezgre nije bilo tako precizno, Zemlja bi danas imala puno veću unutarnju jezgru ili možda uopće ne bi imala magnetsko polje. Budući da se to nije dogodilo, znanstvenici vjeruju da se jezgra u početku hladila najviše oko 250 °C ispod svoje točke taljenja, umjesto naglog superhlađenja od preko 800 °C ispod te granice, piše nova.rs.
Nova studija, objavljena u časopisu Nature Communications i koju su vodili znanstvenici sa Sveučilišta u Oxfordu, Leedsu i University Collegea London, imala je cilj objasniti kako unutarnja jezgra postoji bez ekstremnog superhlađenja u prošlosti. Kako bi dobili odgovor, koristili su računalne simulacije procesa smrzavanja i ispitivali kako elementi poput silicija, sumpora, kisika i ugljika utječu na to smrzavanje.
"Svi ovi elementi postoje u gornjem plaštu i mogli su tijekom povijesti Zemlje dospjeti u jezgru“, rekao je u priopćenju Andrew Walker, koautor studije i izvanredni profesor znanosti o Zemlji na Oxfordu. "Zbog toga oni mogu objasniti zašto imamo čvrstu unutarnju 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 ključni nalaz seizmologije.“
Tim je proveo atomske simulacije s oko 100.000 atoma na temperaturama i tlakovima koji vladaju u unutarnjoj jezgri. Te simulacije omogućile su praćenje načina na koji se mali, kristalni klasteri atoma formiraju iz tekućine. Upravo ti „nukleacijski“ događaji predstavljaju prve korake prema smrzavanju.
Istraživače je iznenadilo što silicij i sumpor, elementi za koje se često smatralo da se nalaze u unutarnjoj jezgri, zapravo usporavaju proces smrzavanja — prvi nagovještaj da ono što smo ranije mislili o jezgri nije točno. Ugljik se, s druge strane, pokazao kao ključni ubrzivač u procesu smrzavanja, što znači da ga vjerojatno ima u jezgri mnogo više nego što se dosad vjerovalo.
Nakon brojnih simulacija, znanstvenici su ustanovili da, ako 3,8 posto mase jezgre čini ugljik, superhlađenje može nastupiti na 266 °C, što je „jedini poznati sastav koji može objasniti i nukleaciju i uočenu veličinu unutarnje jezgre“.
Rezultati ne samo da ukazuju na to da u jezgri ima mnogo više ugljika nego što se mislilo, već i da bez njega Zemljina čvrsta unutarnja jezgra ne bi postojala.
