Dünya’nın Manyetik Kalkanı Neden Bu Kadar Yaşlı?

Gezegenimizin manyetik kalkanının yaşıyla alakalı gizem, Dünya’nın çekirdeğinde silisyum dioksit kristalleri, yani bilinen adıyla kuartz üretimine dair kanıtlarla çözülebilir. Bu kanıtlar, dış çekirde..
Görsel Telif: Janez Volmajer

Gezegenimizin manyetik kalkanının yaşıyla alakalı gizem, Dünya’nın çekirdeğinde silisyum dioksit kristalleri, yani bilinen adıyla kuartz üretimine dair kanıtlarla çözülebilir. Bu kanıtlar, dış çekirdeğin sıvı kaya karışımındaki değişimin, sıvının akışını etkilediğini gösteriyor ve eğer kanıtlar desteklenirse, çocuk yaştaki Güneş Sistemi’nin koşulları ve gezegenimizin ilk zamanlarındaki içsel hareketleri daha iyi anlamamıza yardımcı olabilecek.

Gezegenimizi çevreleyen manyetik alan, yaklaşık 1 milyar yıl yaşındaki ısınmış çekirdekten yükselen erimiş haldeki kaya akımındaki yüklü parçacıkların sonucudur. Fakat daha önceki çalışmalarda, manyetik alanın geçmişinin 4 milyar yıl geriye gittiğine dair kanıtlar elde edilmişti. Bu da bir tür çelişki ortaya koyuyor.

Tokyo Teknoloji Enstitüsü’nden Kei Hirose tarafından yapılan bir çalışmaya göre, ayaklarımızın altındaki zeminin diplerinde yer alan minik kuartz kristallerinin oluşumu, gezegenimizin derinliklerinde erimiş kayaların yükselme gücünü modelleme biçimimizi değiştirerek, bu çelişkiyi ortadan kaldırmaya yardımcı olabilir.

Dünya’nın Çekirdeği ile İlgili Yanlış Olan Ne?

Sorun, gezegenimizin kalbi ile ilgili bildiğimizi sandığımız şey ile manyetik alanın görünen yaşı arasındaki uyumsuzluğu tanımlayan “Yeni Çekirdek Paradoksu” (İng: New Core Paradox). Sorunun bir kısmı, iç çekirdekteki ısının sıvı kaya akımlarını, dış çekirdekten kabuğa doğru nasıl sürdüğüne dayanıyor.

2012 yılında geliştirilen bilgisayarlı modeller, ısının iç çekirdekteki demirden metre/Kelvin başına 150 watt olacak şekilde iletilerek, çevredeki erimiş kayalardan oluşan konveksiyon akımlarını tetiklemek için ısının çok çabuk dağıldığına dikkat çekiyor.

Birşeylerden vazgeçilmek zorunda: Ya dünyamızın manyetik alan gerçekten oldukça yeni, ısı üreten iç çekirdek ise 1 milyar yıldan çok daha yaşlı veya 4 milyar yıl önce başka bir şey gerekli konveksiyon akımlarının hareketine yardım etti.

Yeni Çekirdek Paradoksu için yapılan çözümlerin bir kısmı, Dünya’nın çekirdeğinin ısıyı beklemediğimiz şekillerde nasıl iletmiş olabileceğini açıklama getirmeye çalıştı. Fakat Hirose farklı bir yaklaşımda bulunarak, çekirdeğin kimyasına bakmayı tercih etti.

İç çekirdeğin büyük oranda demirden oluştuğu düşünülse de, muhtemelen az miktarda diğer elementlerden de bulunmakta; örneğin % 5 oranında nikel, % 2 oranında silisyum ve % 5 oranında oksijen gibi.

Bu türden elementlerin ve diğer bileşiklerin, bu koşullar altında alaşım oluşturmak üzere nasıl bir araya geldikleri pek açık değil. Bu nedenle Hirose ve ekibi mikroskopik miktardaki demir, silisyum ve oksijen elementlerini çekirdek benzeri basınçlar altında sıkıştırmak için hassas kesimli elmas kullandı. Daha sonrasında ekip, örnekleri 4.000 °C derece sıcaklıklara çıkarmak için lazer ışınına maruz bıraktı, böylece malzemenin bir kısmı erirken, diğer kısımlarında kuartz kristalleri oluşmaya başladı.

Eğer bu süreç, varsayımda bulundukları şekilde çekirdekte meydana geliyorsa; silisyum ve oksijenin kristalleşmesi çekirdekteki materyalin toplam bileşimini değiştiriyor olmalı, böylelikle materyale daha fazla kaldırma kuvveti uygulanarak, yükselmesi mümkün kılınabilir. Diğer bir deyişle, genç yaştaki Dünya’nın çekirdeğindeki erimiş kaya karışımının yavaş yükselişi ve düşüşü, milyarlarca yıl önce kuartz oluşumu için karışımdan silisyum ve oksijenin çekilmesi sayesinde meydana gelmiş olabilir.

Fakat konveksiyon akımının kimyasal modeli için tek alternatif silisyum dioksit değil. Bir diğer rakip model, erken dönem çekirdekteki erimiş karışımdan çıkan silisyum dioksit değil, magnezyum dioksitti. Hirose ve ekibi ise silisyum dioksit fikrinin daha olası olduğunu düşünüyor. Ekip en son yayınladıkları makalede, yeni oluşmuş bir gezegen olarak Dünya’nın iç kısımlarındaki sıcaklığın, çekirdekte magnezyum dioksit oluşturmak için çok daha fazla olması gerektiğini ifade ediyorlar.

Kimin teorisi doğru olursa olsun, jeomanyetik süreçleri yürütmekte kimyanın oynadığı rolü anlamak, gençlik çağındaki Dünya’nın, kendi manyetik alanını düşünülenden milyarlarca yıl önce nasıl oluşturduğunu daha iyi anlamamıza yardımcı olabilir.

 


Kaynak: Quartz Could Be the Solution to Why Our Magnetic Field Is So Old  < http://www.sciencealert.com/scientist-suggests-quartz-is-the-solution-to-our-magnetic-field-paradox>

Referans: Crystallization of silicon dioxide and compositional evolution of the Earth’s core < http://www.nature.com/nature/journal/v543/n7643/full/nature21367.html > DOI: 10.1038/nature21367


Bu içerik BilimFili.com yazarı tarafından oluşturulmuştur. BilimFili.com`un belirtmiş olduğu “Kullanım İzinleri”ne bağlı kalmak kaydıyla kullanabilirsiniz.

Etiket
  • Projelerimizde bize destek olmak ister misiniz?
  • Dilediğiniz miktarda aylık veya tek seferlik bağış yapabilirsiniz.
  • Destek Ol
Yorum Yap (0 )

Yorum yapabilmek için giriş yapmalısınız.

Bunlar da ilginizi çekebilir

Bağış Yap, Destek Ol!
Projelerimizde bize destek olmak isterseniz,
Patreon üzerinden
bütçenizi zorlamayacak şekilde aylık veya tek seferlik bağışta bulunabilirsiniz.
E-Bülten Üyeliği
Duyurulardan e-posta ile
haberdar olmak istiyorum.
Reklam Reklam Ver
Arşiv