Inti planet kita adalah besi. Tetapi sekarang para saintis semakin pandai memahami apa lagi yang berputar di pusaran air di tengah Bumi.
Denyutan jantung planet kita tetap menjadi misteri bagi para saintis yang berusaha mengetahui bagaimana Bumi terbentuk dan apa yang menjadi ciptaannya. Dalam satu kajian baru-baru ini, mereka dapat mencipta tekanan yang kuat di pusat planet kita, yang memungkinkan para saintis untuk melihat keberadaan awalnya dan bahkan memahami seperti apa inti bumi sekarang.
Mereka melaporkan penemuan mereka dalam edisi terbaru Sains. "Sekiranya kita mengetahui elemen mana yang membentuk inti, kita dapat lebih memahami keadaan di mana Bumi terbentuk, yang seterusnya akan memberi kita lebih banyak maklumat mengenai sejarah awal sistem suria," kata ahli geokimia Anat Shahar, yang berpusat di Washington. di Carnegie Institute of Science. Ini juga akan membolehkan para saintis mendapatkan pandangan tentang bagaimana planet berbatu lain terbentuk di sistem suria kita dan seterusnya.
Bumi terbentuk kira-kira 4.6 bilion tahun yang lalu oleh pelanggaran pepejal yang tak terhitung jumlahnya dari Marikh hingga asteroid kecil. Apabila jisim Bumi awal meningkat, tekanan dalaman dan suhu meningkat
Ini mempengaruhi bagaimana besi, yang membentuk sebahagian besar teras bumi, secara kimia bertindak balas dengan unsur-unsur yang lebih ringan seperti hidrogen, oksigen, dan karbon, serta logam-logam berat yang terpisah dari mantel dan berakhir di pedalaman bumi. Mantel adalah lapisan tepat di bawah kerak bumi, dan pergerakan batuan lebur di kawasan ini membuat plat tektonik bergerak.
Para saintis telah lama menyedari bahawa perubahan suhu dapat mempengaruhi sejauh mana isotop unsur seperti besi menjadi bahagian inti. Proses ini dipanggil pecahan isotop.
Namun, sehingga kini, tekanan belum dianggap pemboleh ubah kritikal yang mempengaruhi proses ini. "Pada tahun 60-an dan 70-an, eksperimen dilakukan untuk mencari akibat dari tekanan tersebut, tetapi para saintis tidak menemui apa-apa," kata Shahar. "Tetapi sekarang kita tahu bahawa tekanan di mana mereka melakukan eksperimen (sekitar dua gigapascal) tidak cukup kuat."
Pada tahun 2009, pasukan penyelidik lain menerbitkan sebuah makalah di mana mereka menyarankan bahawa tekanan dapat mempengaruhi unsur-unsur yang memasuki inti bumi. Oleh itu, Shahar dan pasukannya memutuskan untuk memeriksa semula kesannya, menggunakan peralatan yang menimbulkan tekanan hingga 40 gigapascal. Ini jauh lebih dekat dengan 60 gigapascals, yang dianggap saintis rata-rata semasa pembentukan awal Bumi.
Video promosi:
Dalam eksperimen yang dilakukan pada sumber foton canggih di Carnegie Institution di Washington, para saintis meletakkan sampel kecil besi yang dicampurkan dengan hidrogen, karbon dan oksigen di antara dua berlian. Kemudian pesawat dari intan berlian ini disatukan, menimbulkan tekanan yang luar biasa.
Selepas itu, sampel besi yang ditukar dihujani sinar-X bertenaga tinggi. "Kami menggunakan sinar-X untuk menguji sifat getaran fasa besi," kata Shahar. Frekuensi getaran yang berbeza menunjukkan isotop besi di antara sampel.
Para saintis mendapati bahawa tekanan kuat seperti itu memang mempengaruhi pecahan isotop. Secara khusus, pasukan penyelidik mendapati bahawa tindak balas antara besi dan hidrogen atau karbon, yang seharusnya ada di inti, harus meninggalkan jejak ciri di batu mantel. Tetapi tidak mungkin mencari jejak seperti itu.
"Oleh itu, kami percaya bahawa hidrogen dan karbon bukan unsur cahaya utama dalam inti," kata Shahar.
Tetapi gabungan besi dan oksigen tidak dapat meninggalkan jejak di mantel, seperti yang ditunjukkan oleh eksperimen para saintis. Oleh itu, ada kemungkinan oksigen dapat menjadi salah satu unsur paling ringan dalam komposisi inti bumi.
Penemuan ini menyokong hipotesis bahawa oksigen dan silikon membentuk asas unsur cahaya yang larut dalam teras Bumi, kata Joseph O'Rourke, ahli geofizik di Institut Teknologi California di Pasadena, yang tidak terlibat dalam kajian ini.
"Oksigen dan silikon banyak terdapat di dalam mantel, dan kami tahu mereka larut dalam besi pada suhu tinggi dan tekanan tinggi," katanya. "Oleh kerana oksigen dan silikon dijamin sebagai inti, calon lain seperti hidrogen dan karbon mempunyai sedikit peluang."
Shahar mengatakan bahawa pasukannya berhasrat untuk mengulangi eksperimen dengan silikon dan sulfur, yang mungkin merupakan sebahagian daripada inti. Sekarang mereka telah menunjukkan bahawa tekanan dapat mempengaruhi pecahan, pasukan ini ingin melihat pengaruh tekanan dan suhu secara gabungan. Mereka percaya bahawa hasilnya mungkin berbeza dari ketika tekanan dan suhu digunakan sendiri. Kami melakukan eksperimen kami pada sampel besi padat pada suhu bilik. Tetapi ketika inti terbentuk, semuanya dalam keadaan cair,”kata Shahar.
Penemuan dari eksperimen ini mungkin relevan dengan planet di luar sistem suria kita, kata para saintis. "Faktanya adalah kita hanya melihat permukaan atau atmosfer eksoplanet," kata Shahar. - Tetapi bagaimana bahagian dalam mereka mempengaruhi apa yang berlaku di permukaan? Jawapan untuk soalan ini akan mempengaruhi sama ada atau tidak ada kehidupan di planet ini."
