«Σιδερένιο χιόνι» σκεπάζει τον πυρήνα της Γης, σύμφωνα με επιστήμονες. Scientists find iron 'snow' in Earth's core

O πυρήνας της Γης είναι θερμός, υπό τεράστια πίεση και... χιονισμένος, σύμφωνα με μια νέα έρευνα, η οποία αναμένεται να δώσει στους επιστήμονες τη δυνατότητα να κατανοήσουν καλύτερα τις δυνάμεις που επηρεάζουν τον πλανήτη μας. The Earth's inner core is hot, under immense pressure and 'snow'-capped, according to new research that could help scientists better understand forces that affect the entire planet. The snow is made of tiny particles of iron that fall from the molten outer core and pile on top of the inner core. Illustration of Earth's core (stock image; elements furnished by NASA). Credit: © Vadimsadovski / Adobe Stock

Το χιόνι αυτό βέβαια διαφέρει από αυτό που έχουμε υπόψιν οι περισσότεροι, καθώς αποτελείται από μικροσκοπικά σωματίδια σιδήρου- πολύ βαρύτερα από τις χιονονιφάδες που βλέπουμε στην επιφάνεια της Γης- τα οποία πέφτουν από τον τηγμένο εξώτερο πυρήνα και στοιβάζονται πάνω στον εσώτερο, δημιουργώντας τεράστια στρώματα, πάχους εκατοντάδων χιλιομέτρων, που καλύπτουν τον εσώτερο πυρήνα.

Παρά το παράδοξο της εικόνας αυτής, οι επιστήμονες που πραγματοποίησαν την έρευνα τονίζουν πως πρόκειται για μια διαδικασία παρεμφερή με αυτήν που προκαλεί τη δημιουργία βράχων μέσα στα ηφαίστεια.

«Ο μεταλλικός πυρήνας της Γης λειτουργεί ως ένας θάλαμος μάγματος» είπε ο καθηγητής Τζουνγκ-Φου Λιν του The University of Texas at Austin. Η εν λόγω μελέτη είναι ήδη διαθέσιμη online και θα δημοσιευτεί στην έντυπη έκδοση του JGR Solid Earth στις 23 Δεκεμβρίου.

Ο Γιουτζούν Ζανγκ, αναπληρωτής καθηγητής στο Sichuan University στην Κίνα, ηγήθηκε της έρευνας. Μεταξύ των άλλων συντελεστών της είναι ο Πίτερ Νέλσον, επίσης του University of Texas at Austin, και ο Νικ Ντάιγκερτ, επίκουρος καθηγητής στο University of Tennessee.

Η λήψη δειγμάτων από τον πυρήνα της Γης δεν είναι δυνατή, οπότε οι επιστήμονες τον μελετούν καταγράφοντας και αναλύοντας σήματα από σεισμικά κύματα καθώς διέρχονται μέσα από τη Γη. Ωστόσο, εκτροπές/ διακυμάνσεις μεταξύ δεδομένων από πρόσφατα σεισμικά κύματα και τις τιμές που θα αναμένονταν με βάση το υπάρχον μοντέλο του πυρήνα της Γης προκάλεσαν ερωτήματα: Τα κύματα κινούνται πιο αργά από ό,τι αναμενόταν καθώς διέρχονται από τη βάση του εξώτερου πυρήνα, και κινούνται ταχύτερα του αναμενομένου όταν διέρχονται μέσω του ανατολικού ημισφαιρίου της κορυφής του εσώτερου πυρήνα.

A simplified graphic of the inner Earth as described by the new research. The white and black layers represent a slurry layer containing iron crystals. The iron crystals form in the slurry layer of the outer core (white). These crystals 'snow' down to the inner core, where they accumulate and compact into a layer on top of it (black). The compacted layer is thicker on the western hemisphere of the inner core (W) than on the eastern hemisphere (E). Credit: University of Texas at Austin/Jackson School of Geosciences

Σύμφωνα με την εν λόγω έρευνα, οι διακυμάνσεις/ αποκλίσεις αυτές οφείλονται στην ύπαρξη χιονιού από σίδηρο στον πυρήνα. Ο επιστήμονας Σ.Ι Μπραγκίνσκι είχε παρουσιάσει στις αρχές της δεκαετίας του 1960 τη θεωρία πως υπάρχει ένα στρώμα «τσιμεντολάσπης» μεταξύ του εσώτερου και του εξώτερου πυρήνα, αλλά τα στοιχεία που προέκυψαν για τις συνθήκες θερμοκρασίας και πίεσης στο περιβάλλον του πυρήνα κατέρριψαν αυτή τη θεωρία. Ωστόσο, νέα δεδομένα από πειράματα δείχνουν πως η κρυσταλλοποίηση είναι δυνατή και ότι περίπου το 15% του χαμηλότερου τμήματος του εξώτερου πυρήνα θα μπορούσε να αποτελείται από βασιζόμενους στον σίδηρο κρυστάλλους, που πέφτουν στο άνω τμήμα του στερεού εσώτερου πυρήνα. «Είναι περίεργο να το σκέφτεται κανείς. Έχεις κρυστάλλους εντός του εξώτερου πυρήνα να χιονίζουν στον εσώτερο πυρήνα σε μια απόσταση αρκετών εκατοντάδων χιλιομέτρων».

Σύμφωνα με τους ερευνητές, το συσσωρευμένο αυτό χιόνι αποτελεί την αιτία των σεισμικών αποκλίσεων. Η «λασπώδης» αυτή σύνθεση επιβραδύνει τα σεισμικά κύματα, ενώ η ποικιλομορφία στο μέγεθος των όγκων χιονιού εξηγεί τις αλλαγές στην ταχύτητα.

«Το όριο του εσώτερου πυρήνα δεν είναι μια απλή και ομαλή επιφάνεια, κάτι που μπορεί να επηρεάζει τη θερμική αγωγιμότητα και τις μετατοπίσεις στον πυρήνα» αναφέρει ο Ζανγκ.

Πηγές: Youjun Zhang, Peter Nelson, Nick Dygert, Jung‐Fu Lin. Fe Alloy Slurry and a Compacting Cumulate Pile Across Earth's Inner‐Core Boundary. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 2019; DOI: 10.1029/2019JB017792 - https://phys.org/news/2019-12-scientists-iron-earth-core.html - https://www.naftemporiki.gr/story/1544874/siderenio-xioni-skepazei-ton-purina-tis-gis-sumfona-me-epistimones