Dünya yüzeyinde çelik, su ve havayla birlikte paslanıyor. Peki ya Dünya’nın iç kısmının derinliklerinde?
Dünya’nın çekirdeği, Dünya’nın en büyük karbon deposu. Karbonun yaklaşık %90’ı orada gömülü. Bilim insanları, tektonik levhaların üstünde duran ve subdüksiyon* yoluyla iç kısma düşen okyanussal kabuğun sulu mineraller barındırdığını ve bazen çekirdek-manto sınırının sonuna kadar alçalabildiğini göstermişler. Çekirdek-manto sınırındaki sıcaklıklar, lavın en az iki katı kadar ve sulu minerallerdeki suyun çıkmasını sağlayacak kadar yüksek. Bu sebeple, Dünya’nın çekirdek-manto sınırında çeliğin paslanmasına benzer bir kimyasal tepkime meydana gelebilir. (* Kıtasal bir levhanın başka bir kıtasal levhanın altına girmesi veya batma.)
Doktorasını yakın zaman önce Arizona Eyalet Üniversitesinden (ASU) alan Byeongkwan Ko ve çalışmaya katkıda bulunan diğer araştırmacılar, bu çekirdek-manto sınırına dönük bulgularını Geophysical Research Letters bülteninde yayımladı. ABD Ulusal Argonne Laboratuvarında yer alan Gelişmiş Foton Kaynağı’nda deneyler yürüten bilim insanları, demir-karbon alaşımı ve suyu Dünya’nın çekirdek-manto sınırında beklenen basınç ve sıcaklıklara kadar sıkıştırıp demir-karbon alaşımını eritmiş.
İşlem sonucunda su ve metalin, tıpkı Dünya yüzeyindeki paslanmada olduğu gibi tepkimeye girip demir oksitler ve demir hidroksitler meydana getirdiği keşfedilmiş. Fakat araştırmacılar, çekirdek-manto sınırındaki karbon koşullarının sıvı demir-metal alaşımından geldiğini ve bunun sonucunda elmas oluştuğunu bulmuşlar.
ASU Dünya ve Uzay Keşif Ana Bilim Dalında çalışan Profesör Dan Shim, “3.000 km derinlikteki silikat manto ve metalik çekirdek arasındaki sınırın sıcaklığı, çoğu mineralin atomik ölçekteki yapılarında hapsolan H2O’yu kaybedeceği kadar yüksek olan 3900 Celsius’a kadar ulaşıyor” diyor. “Aslında bu sıcaklık, bu koşullarda bazı mineralleri eritecek kadar yüksek.”
Karbon demir seven bir element olduğundan, çekirdekte önemli miktarda karbon bulunması beklenirken manto tabakasında nispeten düşük miktarda karbon olduğu düşünülüyor. Ancak bilim insanları, manto tabakasında beklenenden çok daha fazla karbonun bulunduğunu keşfetmiş.
“Dünya’nın çekirdek-manto sınırında olması beklenen basınçlarda, demir metal sıvısıyla alaşım oluşturan hidrojen, çekirdekteki diğer hafif elementlerin çözülebilirliğini azaltıyor gibi görünüyor” diyor Shim. “Bu yüzden Dünya’nın çekirdeğinde bulunabilecek karbonun çözülebilirliği, hidrojenin çekirdekten manto tabakasına girdiği yerde (su kaybı yoluyla) yerel bir azalma gösteriyor. Dünya’nın çekirdek-manto tabakasındaki basınç-sıcaklık koşullarında, karbonun kararlı hali elmas. Bu yüzden sıvı dış çekirdekten kaçan karbon, manto tabakasına girdiğinde elmasa dönüşüyor.”
Yazar: Andrea Chatwood/Arizona Eyalet Üniversitesi. Çeviren: Ozan Zaloğlu.
