Paul Sparks
0 
1957
15
Pewnego dnia, około miliarda lat temu, wewnętrzne jądro Ziemi miało gwałtowny wzrost. Stopiona kula ciekłego metalu w centrum naszej planety gwałtownie skrystalizowała się z powodu obniżania się temperatur, stale rozszerzając się na zewnątrz, aż osiągnęła średnicę około 760 mil (1220 kilometrów), do której ma się dzisiaj rozciągać.
W każdym razie to konwencjonalna historia stworzenia wewnętrznego rdzenia. Ale według nowego artykułu opublikowanego w tym tygodniu w czasopiśmie Earth and Planetary Science Letters, ta historia jest niemożliwa.
W artykule naukowcy argumentowali, że w standardowym modelu formowania się jądra Ziemi brakuje kluczowego szczegółu dotyczącego krystalizacji metali: obowiązkowego, ogromnego spadku temperatury, który byłby niezwykle trudny do osiągnięcia przy ciśnieniu w rdzeniu. [6 wizji jądra Ziemi]
Jeszcze dziwniejsze, powiedzieli naukowcy, kiedy wyjaśnisz ten brakujący szczegół, nauka wydaje się sugerować, że wewnętrzne jądro Ziemi w ogóle nie powinno istnieć.
Paradoks w centrum naszej planety
„Wydawało się, że wszyscy, łącznie z nami, przeoczyli ten duży problem” - powiedział w oświadczeniu autor badania Steven Hauck, profesor nauk o Ziemi, środowisku i planetach na Uniwersytecie Case Western Reserve w Ohio. Mianowicie brakowało im „tego, że metale nie zaczynają krystalizować natychmiast, chyba że jest coś, co znacznie obniża barierę energetyczną”.
W chemii ta dodatkowa energia jest znana jako bariera zarodkowania: punkt, w którym związek wyraźnie zmienia swoją fazę termodynamiczną. Na przykład woda w stanie ciekłym zamarza w substancję stałą w znajomej temperaturze 32 stopni Fahrenheita (0 stopni Celsjusza). Jeśli jednak kiedykolwiek robiłeś kostki lodu w domu, wiesz, że nawet woda przechowywana w temperaturze zamarzania może zająć kilka godzin, zanim w pełni się skrystalizuje. Aby przyspieszyć ten proces, musisz albo wystawić wodę na znacznie niższe temperatury (nazywa się to „przechłodzeniem”), albo na już stały kawałek lodu, aby obniżyć barierę zarodkowania, zmniejszając ilość wymaganego chłodzenia.
Przechłodzenie można łatwo osiągnąć w przypadku pojedynczej kostki lodu, ale w przypadku gigantycznego jądra wewnętrznego Ziemi sytuacja staje się nieco trudniejsza - stwierdzili naukowcy..
„Przy ciśnieniu rdzenia musiałby ostygnąć o 1000 stopni Kelvina [1000 stopni C lub 1800 stopni F] lub więcej poniżej temperatury topnienia, aby spontanicznie wykrystalizować się z czystej cieczy” - powiedział Hauck. „A to dużo chłodu, zwłaszcza że w tej chwili społeczność naukowa uważa, że Ziemia ochładza się może o około 100 stopni K na miliard lat”.
Zgodnie z tym modelem „jądro wewnętrzne w ogóle nie powinno istnieć, ponieważ nie mogło być przechłodzone do tego stopnia”, powiedział autor badania Jim Van Orman, także profesor nauk o Ziemi, środowisku i planetach w Case Western. Powiedział, że bariera jądrowa stopionego wewnętrznego jądra musiała się obniżyć w inny sposób - ale jak?
Sedno problemu
W swoim artykule naukowcy zaproponowali jedną możliwość: być może masywna bryłka stałego stopu metalu spadła z płaszcza i zanurzyła się w płynnym rdzeniu. Podobnie jak kostka lodu wrzucona do szklanki wolno zamarzającej wody, ten solidny kawałek metalu mógł obniżyć barierę zarodkowania rdzenia na tyle, aby rozpocząć szybką krystalizację.
Jest jednak duże zastrzeżenie: do pracy musiałby być naprawdę ogromny kawałek metalu.
„Aby uwolnić się do jądra, a następnie dotrzeć aż do środka Ziemi bez rozpuszczania… ta kropla musiałaby mieć promień rzędu około 10 km” - powiedział Van Orman . Oznacza to średnicę równą długości wyspy Manhattan.
Badacze z Case Western powiedzieli, że chociaż wolą to nowe wyjaśnienie nad konwencjonalnym modelem, chcą, aby członkowie społeczności naukowej rozważali własne teorie.
„Rozmawialiśmy o tym, jakie pomysły są niewiarygodne i zaproponowaliśmy pomysł, który jest potencjalnie prawdopodobny” - powiedział Hauck. „Gdyby tak się stało, możliwe jest, że niektóre sygnatury tego zdarzenia można wykryć za pomocą badań sejsmicznych. Badanie najbardziej środkowej części planety jest najtrudniej dostępne z tymi falami, więc zajmie to trochę czasu”.
Miejmy nadzieję, że możemy spodziewać się odpowiedzi w ciągu następnego miliarda lat.