قد يكون اللب الداخلي للأرض غنيًا بالأكسجين
يعد الأكسجين ، وهو ضروري لحياة معظم الكائنات ، أحد أكثر العناصر الكيميائية وفرة على الأرض. ومع ذلك ، ظل لغزًا حتى الآن ما إذا كان موجودًا في اللب الداخلي لكوكبنا ، والذي يتكون بالكامل تقريبًا من الحديد. إذا كان الأمر كذلك ، في أي شكل يوجد الأكسجين في ظل ظروف شديدة الارتفاع في درجة الحرارة والضغط؟
الآن أظهر علماء من مركز الأبحاث المتقدمة في علوم وتكنولوجيا الضغط العالي (الصين) وجامعة كولومبيا أن سبائك Fe-O الغنية بالحديد تظل مستقرة عند ضغوط تبلغ حوالي 300 جيجا باسكال (حوالي ثلاثة ملايين ضغط جوي) ودرجات حرارة أعلى من 2700 درجة مئوية. . تثبت نتائج البحث ، الذي نُشر في مجلة The Innovation ، أن الأكسجين يمكن أن يوجد في اللب الداخلي الصلب لكوكبنا.
لا يزال لب الأرض الداخلي أحد أكثر الأماكن غموضًا على هذا الكوكب. يمكن أن يصل الضغط فيه إلى 360 جيجا باسكال ، ودرجة الحرارة – 5400 درجة مئوية ، عمليا مثل سطح الشمس. نظرًا لأن اللب بعيد جدًا عن متناول الإنسان ، يمكن للعلماء فقط استنتاج كثافته وتكوينه الكيميائي من الإشارات الزلزالية غير المباشرة.
يُعتقد أنه قد تكون هناك عناصر خفيفة في اللب ، لكن مسألة نوعها وتركيزها تظل مثيرة للجدل. تشير البيانات الكيميائية والجيوكيميائية إلى أن اللب يجب أن يحتوي على الكبريت والسيليكون والكربون والهيدروجين. أكدت التجارب والحسابات أيضًا أن هذه العناصر تختلط بالحديد النقي مع تكوين سبائك مختلفة.
لكن عادة ما يتم استبعاد وجود الأكسجين في القلب. ويرجع ذلك أساسًا إلى حقيقة أن سبائك Fe-O الغنية بالحديد لم يتم اكتشافها مطلقًا على السطح أو في بيئات الوشاح. على الرغم من أن العلماء حاولوا تصنيع مركبات أكسيد الحديد بتركيبة غنية بالحديد ، إلا أن هذه المواد لم يتم اكتشافها بعد.
لتقريب درجة حرارة وضغط نواة الأرض في التجربة ، وضع مؤلفو العمل الجديد الحديد وأكسيد الحديد على سندان من الماس وقاموا بتسخينهما باستخدام شعاع ليزر عالي الطاقة. اتضح أن التفاعل الكيميائي بين هذه المواد يحدث عند ضغط يزيد عن 220-260 جيجا باسكال ودرجة حرارة 2700 درجة مئوية.
أظهر البحث النظري عن التركيب البلوري لسبائك Fe-O الناتجة الغنية بالحديد أنه يمكن أن توجد بثبات في ظروف لب الأرض. في هذه الحالة ، تشكل سبائك Fe-O الجديدة بنية سداسية معبأة قريبة حيث توجد طبقات الأكسجين بين طبقات الحديد وتثبّت الهيكل. هذه الآلية تخلق طبقات متعددة متلاصقة. أظهرت الحسابات الإضافية أن سبائك Fe-O الغنية بالحديد معدنية ، على عكس أكاسيد الحديد التقليدية ، عند ضغوط منخفضة.
