Vlad Krasen
0 
5062
1230
En dag, for rundt en milliard år siden, hadde Jordens indre kjerne en vekstspurt. Den smeltede kulen av flytende metall i sentrum av planeten vår krystalliserte raskt på grunn av senkende temperaturer, og vokste jevnt utover til den nådde den omtrent 760 mils diameter (1.220 kilometer) som den antas å utvide i dag.
Det er den konvensjonelle historien om den indre kjerneopprettelsen, uansett. Men ifølge en ny artikkel publisert online denne uken i tidsskriftet Earth and Planetary Science Letters, er den historien umulig.
I papiret hevdet forskerne at standardmodellen for hvordan jordens kjerne dannet mangler en avgjørende detalj om hvordan metaller utkrystalliserer: et obligatorisk, massivt temperaturfall som ville være ekstremt vanskelig å oppnå ved kjernetrykk. [6 visjoner om jordens kjerne]
Fortsatt uklare, sa forskerne, når du først har redegjort for denne manglende detaljen, synes vitenskapen å antyde at jordens indre kjerne ikke burde eksistere i det hele tatt.
Paradokset i sentrum av planeten vår
"Alle, inkludert oss selv, så ut til å mangle dette store problemet," sa studieforfatter Steven Hauck, professor i jord-, miljø- og planetningsvitenskap ved Case Western Reserve University i Ohio, i en uttalelse. Nemlig at de manglet "at metaller ikke begynner å utkrystallisere med en gang det ikke er noe som senker energisperren mye."
I kjemi er denne ekstra energien kjent som kjernefysisk barriere: punktet der en forbindelse synlig endrer sin termodynamiske fase. Flytende vann, for eksempel, fryser til et faststoff ved den velkjente 32 grader Fahrenheit (0 grader Celsius). Hvis du noen gang har laget isbiter hjemme, vet du at selv vann som er lagret på frysepunktet kan ta flere timer å fullstendig krystallisere. For å få fortgang i prosessen, må du enten utsette vannet for betydelig kaldere temperaturer (dette kalles "superkjøling") eller eksponere det for et allerede solid stykke is for å senke kjernefysningsbarrieren, redusere mengden avkjøling som kreves.
Superkjøling oppnås enkelt for en enkelt isbit, men for jordas gigantiske indre kjerne blir ting litt vanskeligere, sa forskerne.
"Ved trykk på kjernen måtte den avkjøle 1000 grader Kelvin [1000 grader eller 1800 grader F] eller mer under smeltetemperaturen for å krystallisere spontant fra ren væske," fortalte Hauck. "Og det er mye avkjøling, spesielt siden for øyeblikket det vitenskapelige samfunnet tror at Jorden avkjøles kanskje rundt 100 grader K per milliard år."
I henhold til denne modellen, "den indre kjernen skulle ikke eksistere i det hele tatt, fordi den ikke kunne ha blitt superkjølt i den grad," fortalte studieforfatter Jim Van Orman, også professor i jord-, miljø- og planetningsvitenskap ved Case Western. Den smeltede indre kjernens kjernebarriere, sa han, må ha senket seg på en annen måte - men hvordan?
Kjernen i problemet
I sin artikkel foreslo forskerne en mulighet: Kanskje droppet en massiv klump av fast metalllegering fra mantelen og stupte ned i flytende kjerne. Som en isbit tappet ned i et glass sakte frysende vann, kunne denne faste delen av metall ha senket kjernens kjernefysiske barriere nok til å starte en rask krystallisering.
Det er imidlertid et stort påminnelse: Det må være en virkelig massiv del av metall for å fungere.
"For å bli sluppet ut i kjernen og deretter komme den helt ned til jordens sentrum uten å løse seg opp ... vil denne dråpen være i størrelsesorden 10 km i radius," sa Van Orman . Det betyr en diameter omtrent lengden på øya Manhattan.
Case Western-forskerne sa at selv om de favoriserer denne nye forklaringen fremfor den konvensjonelle modellen, er de ivrige etter at medlemmer av det vitenskapelige samfunnet skal veie inn med egne teorier.
"Vi har snakket om hvilke ideer som er umulige, og vi har foreslått en ide som kan være sannsynlig," sa Hauck. "Hvis det skjedde på den måten, er det mulig at en eller annen signatur av den hendelsen kan være påvisbar gjennom seismiske studier. Å studere den midterste delen av planeten handler om det vanskeligste å få tilgang til med disse bølgene, så det vil ta tid."
Forhåpentligvis kan vi se frem til et svar i løpet av de neste milliarder årene.