БОСТОН - Огромни Земљини океани магме, који се ваљају дубоко испод наших ногу, изгледа да убацују кисеоник у течно језгро планете. А тај кисеоник обликује земљотресе и вулкане широм наше планете.
То је закључак тела истраживача физике Универзитета са колеџа у Лондону, Дарио Алфе, представљен у уторак (5. марта) овде на мартовском састанку Америчког физичког друштва. Иако је немогуће директно посматрати кисеоник у језгри Земље - хиљаде километара вруће стијене спречавају тај поглед - Алфе и његови сарадници користили су комбинацију сеизмолошких података, хемије и знања о древној историји нашег соларног система како би извукли своје закључке.
Главни доказ да се нешто попут кисеоника крије у жељезној језгри? Земљотреси Буке које осећамо на површини резултат су таласа који се крећу по целој нашој планети. А понашање тих таласа нуди трагове са Земљиним садржајима - готово као ултразвук целе планете.
Када земљотресни таласи одбијају језгру и враћају се према површини, њихов облик указује да је спољна језгра течног гвожђа знатно мање густа од језгре чврстог гвожђа под притиском у њој. А та разлика у густини утиче на облик земљотреса и понашање вулкана на површини. Али то није како се треба понашати чисто гвожђе, рекао је Алфе Ливе Сциенце након свог разговора.
"Ако је језгра чисто чисто гвожђе, контраст густоће између чврсте унутрашње језгре и течности требао би бити од око 1,5 посто", рекао је. "Али сеизмологија нам говори да је више као 5 посто."
Другим речима, спољна језгра је мање густа него што би требала бити, што сугерира да се у њу умеша неки не-гвожђе елемент који га чини лакшим.
То поставља питање: Зашто би се лакши елемент помешао са спољним језгром, али не и са чврстом унутрашњом језгром?
Кад су атоми у течном стању, они слободно теку једно поред другог, омогућавајући коегзистенцији смеше различитих елемената, чак и у екстремном окружењу унутрашње Земље, рекао је Алфе. Али како екстремни притисци форсирају унутрашњу језгру у чврсто стање, тамо атоми формирају чвршћу решетку хемијских веза. А та строжа структура не може лако примити стране елементе. Како се формира чврста језгра, испљунула би атоме кисеоника и другу нечистоћу у своје течно окружење попут пасте за зубе која пуца из изрезане цеви.
"Сличан ефекат видите и у леденим бријеговима", рекао је.
Када се слана вода у океану смрзне, она избацује нечистоће. Тако ледене бријег завршавају као комадићи чврсте слатке воде који лебде изнад океана богатог натријумом.
Нема директних доказа да је лакши елемент течне језгре кисеоник, рекао је Алфе. Али наша планета се формирала из облака прашине раног Сунчевог система и знамо који су то елементи били присутни тамо.
Истраживачки тим је искључио остале елементе, попут силицијума, који би теоретски могли да буду присутни у језгри на основу шминке тог облака, али не објашњавају опажени ефекат. Кисеик је остављен као највероватнији кандидат, рекао је он.
Даље, нивои кисеоника који су теоретски присутни у језгри изгледају нижи него што би хемија предвидјела на основу садржаја кисеоника у плашту. То сугерише да више кисеоника вероватно долази до хемијског испумпавања у спољашње језгро чак и из плашта богатег кисеоником који га окружује.
На питање како изгледа кисеоник у језгри, Алфе је рекао да не замишља мехуриће или чак хрђу која настаје када се гвожђе веже директно на кисеоник. Уместо тога, при тим температурама и притисцима, атоми кисеоника слободно би лебдели међу атомима гвожђа, стварајући плутајуће груде течног гвожђа.
"Ако узмете пакет течности који има 90 атома гвожђа и 10 атома кисеоника, ова ће пакет бити мање густа од парцеле чистог гвожђа", и тако ће лебдети, рекао је Алфе.
Као потврду ових резултата, Алфе је рекао да се радује резултатима напора за мерење неутрина који су формирани на нашој планети и који зраче према површини. Иако су „геонеутриноси“ веома ретки, он каже да могу понудити пуно информација о томе шта се тачно дешава на планети када се појаве.
Али без икаквог начина да директно приступе језгри, физичари ће увек бити заглављени доносећи најбоље процене о њеном саставу из ограничених, секундарних података.
