محققان دانشگاه كلمبیا:
هسته درونی زمین احیانا اکسیژن دارد
به گزارش اسمارت کاور، محققان دانشگاه کلمبیا در مطالعه اخیرشان اعلام کردند، هسته داخلی زمین امکان دارد غنی از اکسیژن باشد.
به گزارش اسمارت کاور به نقل از ایسنا و به نقل از تی ای، اکسیژن و آهن فراوان ترین عناصر روی زمین هستند و ترکیبات آنها اجزای اصلی تشکیل دهنده سیاره ها هستند. در حالیکه اکسیژن در گوشته بیشتر است، وجود آن در هسته داخلی جامد هنوز قابل بحث است.
محققان در این مطالعه به رهبری دکتر "یانگ سان"(Yang Sun) از دانشگاه کلمبیا و دکتر "جین لیو"(Jin Liu) از مرکز تحقیقات پیشرفته علم و فناوری فشار بالا کشف کرده اند که آلیاژهای اکسیژن-آهن(Fe-O ) غنی از آهن در دمای بالای ۳۰۰۰ کلوین و فشار حدود ۳۰۰ گیگا پاسکال پایدار هستند.
یافته ها نشان داده است که اکسیژن می تواند در هسته داخلی جامد وجود داشته باشد، که این امر محدودیت های کلیدی را برای درک بیشتر فرایند شکل گیری و تاریخچه تکامل هسته زمین فراهم می آورد.
محققان گفتند: از آنجاییکه هسته داخلی دور از دسترس انسان است، ما فقط می توانیم چگالی و ترکیب شیمیایی آنرا از سیگنال های لرزه ای که زلزله ها تولید می کنند حدس بزنیم. باآنکه نوع و ترکیب آنها هنوز مورد بحث است، اما حالا تصور می شود که هسته داخلی شامل اجزای سبک است. جزئیات ساختار داخلی زمین بر مبنای داده های کیهانی و ژئوشیمیایی شامل گوگرد، سیلیکون، کربن و هیدروژن پیشبینی می شود. محاسبات و آزمایش ها همینطور از این یافته حمایت کردند که در دمای بالا و فشارهای زیاد زمین، این عناصر با آهن خالص ترکیب می شوند و انواع آلیاژهای آهن را ایجاد می کنند.
با این وجود، اکسیژن معمولاً از هسته داخلی حذف می شود چونکه آلیاژهای اکسیژن-آهن با ترکیبات غنی از آهن هیچگاه در سطح زمین یا محیط های اطراف گوشته یافت نشده اند. تمام اکسیدهای آهن شناخته شده دارای غلظت اکسیژن بیشتر از یا برابر با ۵۰ درصد اتمی هستند. باآنکه تلاش هایی برای ایجاد ترکیبات اکسید آهن با ترکیبات غنی از آهن انجام شده است، اما هنوز چنین موادی کشف نشده است.
در این مطالعه آهن خالص و اکسید آهن در پایان دو سندان الماس(diamond anvil) قرار داده شد و سپس پرتو لیزر پرانرژی با دما و فشاری نزدیک به هسته زمین به آنها تابیده شد. بعد از تلاشهای متعدد، مشخص شد که بالاتر از دمای ۳۰۰۰ کلوین و فشار ۲۲۰-۲۶۰ گیگا پاسکال، یک واکنش شیمیایی بین آهن و اکسید آهن صورت می گیرد. با عنایت به داده های بلورنگاری پرتوی ایکس، محصول واکنش از ساختار معمولی با دمای بالا و فشار بالای آهن خالص و اکسید آهن متمایز است.
یک جستجوی ساختار بلوری نظری مبتنی بر الگوریتم ژنتیک نشان داده است که آلیاژ اکسیژن-آهن غنی از آهن، امکان دارد به صورت پیوسته در فشار حدود ۲۰۰ گیگا پاسکال ثابت بماند. آلیاژهای جدید اکسیژن-آهن غنی از آهن یک ساختار شش ضلعی ایجاد می کنند و لایه هایی از اکسیژن در میان لایه های آهن برای پشتیبانی از ساختار قرار می گیرند. فرآیندی مانند این، خیلی از ترکیبات اکسیژن-آهن غنی از آهن را با آنتروپی پیکربندی بالا بوجود می آورد. این داده های نظری برای شناسایی آرایش اتمی Fe۲۸O۱۴ استفاده شد که با الگوی بلورنگاری پرتوی ایکس ثبت شده تجربی هم مطابقت داشت. محاسبات بیشتر نشان داد که آلیاژهای(اکسیژن-آهن) غنی از آهن، فلزی هستند و با اکسیدهای آهن رایج در فشارهای پایین متضاد هستند. این ساختار الکترونیکی به غلظت اکسیژن و آرایش لایه آهن و اکسیژن بستگی دارد. خواص مکانیکی و خواص حرارتی این آلیاژ اما احتیاج به مطالعه بیشتر در آینده دارد.
مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب