کشف کارخانه فراوری الماس در اعماق زمین - وبلاگ آریابلاگ

به گزارش وبلاگ آریابلاگ، پژوهشگران در مرز هسته و گوشته زمین، زنگار و الماس پیدا کردند.

هسته زمین، بزرگ ترین ذخیره کربن روی زمین است و 90 درصد کربن در آن دفن شده است. دانشمندان دریافتند که پوسته اقیانوسی که بر بالای زمین ساخت صفحه ای قرار گرفته است و به داخل می افتد، حاوی مواد معدنی آبدار است و گاهی اوقات به مرز بین هسته و گوشته می رسد.

در مرز هسته و گوشته زمین، دما حداقل 2 برابر گدازه بوده و به مقدار ای زیاد است که آب از مواد معدنی آبدار خارج می گردد. در نتیجه، ممکن است یک واکنش شیمیایی قیاس پذیر با فولاد زنگ زده در نزدیکی مرز هسته و گوشته زمین رخ دهد.

پژوهشگران دانشگاه ایالتی آریزونا با هدف پژوهش درخصوص مرز هسته و گوشته زمین، آزمایشاتی را در چشمه فوتون پیشرفته در آزمایشگاه ملی آرگون در آمریکا انجام دادند. آن ها آب، آلیاژ آهن و کربن را فشرده و گرم کردند تا شرایطی مشابه شرایط مرز هسته و گوشته زمین ایجاد گردد و آلیاژ آهن و کربن را ذوب کند.

دانشمندان کشف کردند که آب و فلز واکنش نشان داده و اکسید های آهن و هیدروکسید های آهن را تشکیل می دهند، درست مانند زنگ زدگی در سطح زمین. آن ها مشاهده کردند که در شرایط مرزی هسته و گوشته زمین، کربن از آلیاژ آهن و فلز مایع جدا می گردد و الماس را تشکیل می دهد.

به گفته دانشمندان، دما در مرز بین گوشته سیلیکات و هسته فلزی در عمق سه هزار کیلومتری زمین به حدود هفت هزار فارنهایت می رسد که به مقدار ای بالا است که بیشتر کانی ها آب جذب شده در ساختار های مقیاس اتمی خود را از دست بدهند. در واقع، دما به مقدار ای زیاد است که بعضی از مواد معدنی باید در چنین شرایطی ذوب شوند.

به علت اینکه کربن عنصری آهن دوست است، انتظار می رود کربن زیادی در هسته زمین وجود داشته باشد، در حالی که تصور می گردد مقدار کربن گوشته نسبتاً کم است. با این حال، دانشمندان دریافتند که مقدار کربن موجود در گوشته زمین بسیار بیشتر از حد انتظار است.

دانشمندان معتقدند در فشار های مورد انتظار در مرز هسته و گوشته زمین، آلیاژ هیدروژن با مایع فلز آهن، حلالیت سایر عناصر سبک در هسته را کاهش می دهد بنابراین، حلالیت کربن که به احتمال زیاد در هسته زمین وجود دارد در جایی که هیدروژن از گوشته وارد هسته می گردد (به وسیله کم آبی) به طور موضعی کاهش می یابد.

الماس، شکل پایدار کربن در شرایط فشار و دمای مرز هسته و گوشته زمین است بنابراین، کربنی که از هسته بیرونی (مایع) زمین خارج می گردد، وقتی وارد گوشته زمین می گردد، تبدیل به الماس می گردد.

کربن یک عنصر ضروری برای حیات است و در بسیاری از فرآیند های زمین شناسی نقشی مهم ایفا می نماید. کشف تازه مکانیسم انتقال کربن از هسته به گوشته به فهم چرخه کربن در اعماق زمین یاری خواهد نمود. جالب توجه است که تشکیل الماس در مرز هسته و گوشته احتمالاً میلیارد ها سال پس از شروع فرورانش در زمین ادامه داشته است.

پژوهش تازه حاکی از این است که نشت کربن از هسته به گوشته زمین طی فرآیند تشکیل الماس به احتمال زیاد علت وجود مقدار زیاد کربن در گوشته زمین است. دانشمندان پیش بینی کردند که سازه های غنی از الماس در مرز هسته و گوشته وجود داشته باشند و احتمال دادند بتوان با مطالعات لرزه ای، این سازه ها را شناسایی کرد.

علت اینکه امواج لرزه ای باید با سرعت بسیار زیاد در ساختار های غنی از الماس در مرز هسته و گوشته منتشر شوند، این است که الماس ها به شدت تراکم ناپذیر هستند و در مقایسه با سایر مواد در مرز هسته و گوشته چگالی کمتری دارند.

این تیم پژوهشی میخواهد، آنالیز کند که واکنش چگونه می تواند غلظت عناصر سبک دیگر مانند سیلیکون، گوگرد و اکسیژن را در هسته تغییر دهد و چگونه چنین تغییراتی بر کانی شناسی گوشته عمیق تأثیر می گذارند.

منبع: وبگاه سای تِک دِیلی (SciTechDaily)

وبلاگ آریابلاگ فضای مجازی دریچه فناوری