Apakah yang terkandung dalam teras Bumi?

(Dan Tri) - Teras pepejal bumi bukan sahaja diperbuat daripada besi, tetapi juga mengandungi karbon, oksigen dan silikon. Penemuan ini membuka penyelesaian kepada misteri berkurun lamanya tentang bagaimana teras membentuk dan mengekalkan medan magnet yang melindungi kehidupan.

Teras bumi mungkin bukan hanya terdiri daripada besi, tetapi ia kelihatan mengandungi karbon juga. Penyelidikan baru mendapati ia mengandungi oksigen dan silikon juga (foto: Getty Images).

Teras yang kaya dengan besi di tengah-tengah Bumi memainkan peranan penting dalam evolusi planet. Ia bukan sahaja menguatkan medan magnet - perisai yang melindungi atmosfera dan lautan daripada sinaran suria - tetapi juga memacu tektonik plat, sentiasa membentuk semula benua.

Walaupun kepentingannya, banyak sifat asas teras masih menjadi misteri: berapa panasnya, dari apa ia diperbuat, dan bila ia mula membeku? Penemuan baru-baru ini membawa saintis lebih dekat untuk menjawab ketiga-tiga soalan.

Suhu teras dalam dianggarkan sekitar 5,000 Kelvin (4,727°C). Pada mulanya cair, teras menyejuk dari semasa ke semasa, menghablurkan dalaman pepejal dan mengembang ke luar. Pembebasan haba ini menghasilkan arus tektonik plat.

Penyejukan juga merupakan sumber medan magnet Bumi. Kebanyakan tenaga magnet hari ini dikekalkan oleh pembekuan teras luar cecair, yang menggerakkan teras pusat pepejal.

Walau bagaimanapun, tanpa akses langsung, saintis terpaksa bergantung pada anggaran untuk memahami mekanisme penyejukan dan sifat teras. Untuk menjelaskannya, faktor yang paling penting ialah menentukan suhu leburnya.

Terima kasih kepada seismologi - kajian gelombang gempa bumi - kita tahu dengan tepat di mana sempadan antara teras pepejal dan cecair. Suhu di sempadan ini juga merupakan takat lebur, titik di mana pembekuan bermula.

Oleh itu, jika suhu lebur dapat ditentukan dengan tepat, orang ramai akan lebih memahami suhu sebenar teras dan komposisi kimia di dalamnya.

Kimia Misteri

Terdapat dua pendekatan utama untuk memahami komposisi teras Bumi: mengkaji meteorit dan menganalisis data seismik.

Meteorit dianggap sebagai "sisa" planet yang belum terbentuk atau pecahan daripada teras planet yang musnah. Komposisi kimia mereka menunjukkan bahawa teras Bumi terutamanya terdiri daripada besi dan nikel, mungkin bercampur dengan beberapa peratus silikon atau sulfur. Walau bagaimanapun, data ini hanya awal dan tidak cukup terperinci untuk menjadi muktamad.

Seismologi, sebaliknya, menawarkan pandangan yang lebih terperinci. Gelombang seismik daripada gempa bumi bergerak melalui Bumi pada kelajuan yang berbeza bergantung kepada bahan yang dilaluinya. Dengan membandingkan masa ketibaan gelombang di stesen pengukur dengan hasil eksperimen kelajuan perjalanan dalam mineral dan logam, saintis boleh membina model dalaman planet ini.

Keputusan menunjukkan bahawa teras Bumi adalah kira-kira 10% lebih ringan daripada besi tulen. Khususnya, teras luar cecair lebih tumpat daripada teras dalam pepejal - paradoks yang hanya boleh dijelaskan dengan kehadiran beberapa unsur kecil.

Tetapi walaupun dengan julat komposisi yang mungkin disempitkan, teka-teki itu tetap tidak dapat diselesaikan. Senario yang berbeza menghasilkan suhu lebur yang berbeza ratusan darjah Celsius, menjadikannya mencabar untuk menentukan sifat teras yang tepat.

Sekatan baharu

Dalam kajian baharu itu, saintis menggunakan fizik mineral untuk memahami bagaimana teras Bumi mula membeku—pendekatan yang lebih khusus daripada meteorologi dan seismologi.

Simulasi menunjukkan bahawa apabila atom dalam logam cecair menghablur menjadi pepejal, setiap aloi memerlukan tahap "penyejukan super" yang berbeza atau diturunkan di bawah takat leburnya. Semakin sengit prosesnya, semakin besar kemungkinan cecair akan membeku.

Sebagai contoh, air dalam peti sejuk beku boleh disejukkan sehingga -5°C selama berjam-jam sebelum membeku, manakala titisan air dalam awan boleh bertukar menjadi hujan batu selepas beberapa minit pada -30°C.

Pengiraan mencadangkan bahawa penyejukan super maksimum teras adalah kira-kira 420°C di bawah takat leburnya. Jika ia melebihi, teras dalam akan menjadi luar biasa besar berbanding dengan data seismik. Sementara itu, besi tulen memerlukan 1,000°C untuk menghablur, yang mustahil kerana keseluruhan teras akan menjadi pejal.

Menambah silikon atau sulfur juga tidak membantu, malah boleh menyejukkan lagi teras.

Hanya apabila karbon dipertimbangkan, gambar itu masuk akal. Jika 2.4% daripada jisim teras ialah karbon, ia akan mengambil masa kira-kira 420°C untuk membekukan teras dalam; dengan 3.8% karbon, yang turun kepada 266°C. Angka yang lebih masuk akal. Ini adalah bukti pertama bahawa karbon memainkan peranan penting dalam penghabluran teras.

Teras, bagaimanapun, tidak boleh terdiri daripada hanya besi dan karbon, kerana data seismik memerlukan sekurang-kurangnya satu elemen lain. Penyelidikan mencadangkan teras mungkin juga mengandungi oksigen, dan juga silikon.

Sumber: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/loi-trai-dat-chua-dung-nhung-gi-20250923025913011.htm