محققان دانشگاه كلمبیا:
هسته درونی زمین احتمالا اکسیژن دارد
نیو وبلاگ: پژوهشگران دانشگاه کلمبیا در مطالعه اخیرشان اعلام کردند، هسته داخلی زمین ممکنست غنی از اکسیژن باشد.
به گزارش نیو وبلاگ 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 صورتیکه اکسیژن در گوشته بیشتر است، وجود آن در هسته داخلی جامد هنوز قابل بحث است.
پژوهشگران 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 میدهد که اکسیژن می تواند در هسته داخلی جامد وجود داشته باشد، که این امر محدودیت های کلیدی را برای درک بیشتر پروسه شکل گیری و تاریخچه تکامل هسته زمین فراهم می آورد.
پژوهشگران گفتند: از آنجا که 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. بااینکه نوع و ترکیب آنها هنوز مورد بحث است، اما حالا تصور می شود که هسته داخلی شامل اجزای سبک است. جزئیات ساختار داخلی زمین برمبنای داده های کیهانی و ژئوشیمیایی شامل گوگرد، سیلیکون، کربن و هیدروژن پیش بینی می شود. محاسبات و آزمایش ها همین طور 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 بطور معمول از هسته داخلی حذف می شود برای اینکه آلیاژهای اکسیژن-آهن با ترکیبات غنی از آهن هیچ گاه در سطح زمین یا محیط های اطراف گوشته یافت نشده اند. تمام اکسیدهای آهن شناخته شده دارای غلظت اکسیژن بیش از یا برابر با ۵۰ درصد اتمی هستند. بااینکه 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 آخر 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 کوشش های 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. باتوجه 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، ممکنست بطور 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 به وجود می آورد. این داده های نظری برای شناسایی آرایش اتمی Fe۲۸O۱۴ استفاده شد که با الگوی بلورنگاری پرتوی ایکس ثبت شده تجربی نیز 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 نیاز به مطالعه بیشتر در آینده دارد.
منبع: newweblog.ir
این مطلب را می پسندید؟
(0)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب