Dünyanın çekirdeği ne içeriyor?

(Dan Tri Gazetesi) - Dünya'nın katı çekirdeği sadece demirden oluşmaz, aynı zamanda karbon, oksijen ve silikon da içerir. Bu keşif, çekirdeğin nasıl oluştuğu ve yaşamı koruyan manyetik alanını nasıl muhafaza ettiği hakkındaki yüzyıllardır süregelen gizemleri çözmenin yolunu açıyor.

Dünya'nın çekirdeği sadece demirden oluşamaz; karbon da içeriyor gibi görünüyor. Yeni araştırmalar, çekirdeğin oksijen ve silikon da içerdiğini ortaya koydu (fotoğraf: Getty Images).

Dünyanın merkezindeki demir açısından zengin çekirdek, gezegenin evriminde çok önemli bir rol oynar. Sadece atmosferi ve okyanusları güneş radyasyonundan koruyan bir kalkan olan manyetik alanı beslemekle kalmaz, aynı zamanda kıtaları sürekli olarak yeniden şekillendiren levha tektoniğini de yönlendirir.

Önemine rağmen, çekirdeğin birçok temel özelliği hâlâ gizemini koruyor: Gerçekte ne kadar sıcak, neyden oluşuyor ve ne zaman donmaya başlıyor? Son bir keşif, bilim insanlarını bu üç sorunun da cevabını bulmaya daha da yaklaştırdı.

İç çekirdeğin sıcaklığının yaklaşık 5.000 Kelvin (4.727°C) olduğu tahmin edilmektedir. Başlangıçta sıvı halde olan çekirdek, zamanla kademeli olarak soğuyarak katı bir bileşene dönüşür ve dışa doğru genişler. Bu ısı salınımı, tektonik levha akışlarını oluşturur.

Soğuma aynı zamanda Dünya'nın manyetik alanının da kaynağıdır. Günümüzdeki manyetik enerjinin büyük bir kısmı, merkezdeki katı çekirdeği besleyen sıvı dış çekirdeğin donmasıyla sağlanır.

Ancak doğrudan erişim mümkün olmadığı için bilim insanları, çekirdeğin soğuma mekanizmalarını ve özelliklerini anlamak için tahminlere güvenmek zorunda kalıyorlar. Bunu açıklığa kavuşturmak için en önemli faktör, erime noktasının belirlenmesidir.

Deprem dalgalarını inceleyen bilim dalı olan sismoloji sayesinde, katı ve sıvı çekirdekler arasındaki sınırın tam olarak nerede olduğunu biliyoruz. Bu sınırdaki sıcaklık aynı zamanda erime noktası, yani donmanın başlangıç ​​noktasıdır.

Dolayısıyla, erime noktası kesin olarak belirlenebilirse, insanlar çekirdeğin gerçek sıcaklığı ve iç kimyasal bileşimi hakkında daha iyi bir anlayışa sahip olacaklardır.

Gizemli Kimya

Dünya'nın çekirdeğinin bileşimini anlamanın iki ana yaklaşımı vardır: meteoritleri incelemek ve sismik verileri analiz etmek.

Meteoritler, henüz oluşmamış gezegenlerin "kalıntıları" veya zaten yok olmuş gezegenlerin çekirdeklerinden kopmuş parçalar olarak kabul edilir. Kimyasal bileşimleri, Dünya'nın çekirdeğinin esas olarak demir ve nikelden, muhtemelen birkaç yüzde silikon veya kükürtten oluştuğunu düşündürmektedir. Bununla birlikte, bu veriler yalnızca ön niteliktedir ve herhangi bir şeyi kesin olarak doğrulamak için yeterince ayrıntılı değildir.

Bu arada, sismoloji çok daha somut bir bakış açısı sunuyor. Depremlerden kaynaklanan sismik dalgalar, Dünya'da ilerlerken, geçtikleri malzemenin türüne bağlı olarak hızlarını değiştirirler. Bilim insanları, dalgaların izleme istasyonlarına ulaşma süresini, mineraller ve metallerdeki iletim hızıyla ilgili deneysel sonuçlarla karşılaştırarak, gezegenin iç yapısının modellerini oluşturabilirler.

Sonuçlar, Dünya'nın çekirdeğinin saf demirden yaklaşık %10 daha hafif olduğunu gösteriyor. Dikkat çekici bir şekilde, sıvı haldeki dış çekirdek, iç çekirdekten daha yoğundur; bu paradoks ancak bazı yabancı elementlerin varlığıyla açıklanabilir.

Ancak, olası bileşimi daralttıktan sonra bile sorun çözülemiyor. Farklı senaryolar, yüzlerce derece Celsius değişen erime sıcaklıkları ortaya çıkarıyor ve bu da çekirdek özelliklerinin kesin olarak belirlenmesini zorlaştırıyor.

Yeni bir kısıtlama

Yeni bir araştırmada, bilim insanları Dünya'nın çekirdeğinin nasıl donmaya başladığını anlamak için mineraloji yöntemini kullandılar; bu, hem meteoroloji hem de sismolojiden daha spesifik bir yaklaşımdır.

Simülasyonlar, sıvı metaldeki atomlar katı hale kristalleştiğinde, her alaşımın farklı bir "aşırı soğutma" seviyesine, yani erime noktasının altına düşürülmeye ihtiyaç duyduğunu göstermektedir. Bu işlem ne kadar güçlü olursa, sıvının donması o kadar kolay olur.

Örneğin, dondurucudaki su -5°C'de saatlerce donmadan kalabilirken, bir buluttaki su damlası -30°C'de sadece birkaç dakika içinde doluya dönüşür.

Hesaplamalar, çekirdeğin maksimum aşırı soğuma sıcaklığının erime noktasının yaklaşık 420°C altında olduğunu göstermektedir. Bu sıcaklık aşılırsa, iç çekirdek sismik verilere kıyasla alışılmadık derecede büyük olacaktır. Öte yandan, saf demirin kristalleşmesi için 1000°C gerekir ki bu imkansızdır, çünkü o zamana kadar tüm çekirdek katılaşmış olurdu.

Silikon veya kükürt eklemek fayda sağlamaz; hatta çekirdeğin daha da aşırı soğutulmasını gerektirebilir.

Resmin anlam kazanması ancak karbon dikkate alındığında mümkün oluyor. Çekirdeğin kütlesinin %2,4'ü karbon ise, iç çekirdeği dondurmak için yaklaşık 420°C'ye ihtiyaç duyulur; %3,8 karbon ile bu değer 266°C'ye düşüyor. Çok daha makul bir rakam. Bu, karbonun çekirdek kristalleşme sürecinde çok önemli bir rol oynadığını gösteren ilk kanıt.

Ancak, sismik veriler en az bir başka elementin varlığını gösterdiğinden, çekirdeğin yalnızca demir ve karbondan oluşması mümkün değildir. Araştırmalar, çekirdeğin oksijen veya hatta silikon da içerebileceği olasılığını ortaya koymaktadır.

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