Gezegenimizi Isıtan Gizli Kuvvet…
Bilim insanlarından oluşan bir ekip, demir monoksitin, ısının Dünya’nın çekirdeğinden yüzeye iletilmesinde, tektonik hareketler ve volkanik aktiviteyi etkilemede kritik bir rol oynadığını keşfetti.
Aşırı koşullar altında tespit edilen bu mineralin benzersiz özellikleri, Dünya’nın iç ısı dinamiklerini ve bunların yüzey üzerindeki etkilerini anlamak için önemlidir.
Isı İletiminde Mineral Rollerinin Keşfi
Ulusal Yüksek Manyetik Alan Laboratuvarı’ndaki bilim insanları, malzemelerin elektronik özellikleri konusundaki uzmanlıklarını kullanarak Dünya’nın derinliklerindeki bir gizemi çözmeye çalışıyor.
Lisansüstü araştırma asistanı David Ho ve Florida Eyalet Üniversitesi fizik profesörü Vlad Dobrosavljevic liderliğindeki bir araştırma ekibi , tek bir mineralin Dünya’nın çekirdeğinden yüzeye doğru ısıyı iletmeye nasıl yardımcı olabileceğini ortaya çıkardı.
Dobrosavljevic, “Aşırı koşullar altında, beklemediğiniz şeyler olur ve bu da aşırı koşullara bir örnektir” dedi.
Aşırı Durum Etkilerinin Ortaya Çıkarılması
Dünya yüzeyinden yarı katı mantodan sıvı dış çekirdeğe doğru hareket ettikçe koşullar yoğunlaşır. Sıcaklıklar güneşin yüzey sıcaklığının yaklaşık yarısına yükselir ve basınçlar en derin okyanus derinliklerinden 1.200 kat daha yüksek seviyelere çıkar.
Ekip, manto-çekirdek sınırındaki bazı noktalarda bol miktarda bulunduğuna inanılan bir mineral olan demir monoksitte alışılmadık özellikler keşfetti.
Ho, “Bu özellikler, yerin derinliklerinde var olduğunu bildiğimiz diğer tüm minerallerle karşılaştırıldığında öne çıkıyor” dedi.
Araştırmacılar, jeolojik veriler ve teorik modelleme kullanarak, Dünya’nın manto tabakası ile dış çekirdeği arasındaki sınıra yakın bir yerde, demir monoksitin hem yalıtkan hem de iletken özellikleri gösteren kuantum kritik duruma girdiğini buldular.
Ho, “Bunun gerçekleştiği yer manto ile çekirdek arasındaki bir geçiş bölgesidir” dedi. “Bu, ısının çekirdekten kaçıp mantodan yukarı ve yüzeye doğru yol alması için bir yol sağlayabilir” diye açıkladı.
Demir Monoksit Üzerinden Isı Transferinin Etkileri
Araştırmacılar, demir monoksitin Dünya’nın çekirdeği ve mantosu arasında bir tür kapı bekçisi olarak hizmet edebileceğine inanıyor. Kritik bir bulgu çünkü bu kapı açıldığında ve ısı kaçtığında, yüzeydeki yaşamı etkileyebilir.
Dobrosavljevic, “Yüzeye ulaşabilirse tektonik hareketlere, volkanik patlamalara, depremlere neden olabilir ve ayrıca Dünya’nın manyetik alanını etkileyebilir” dedi.
“Hawaii’nin hemen altındaki yüzeye doğru çekirdek-manto sınırından gelen ısı sütunları var. Ve bunun, ısının kaçmasına ve bir volkanın oluşmasına izin verecek kadar iletkenlik sağlayan dağ büyüklüğündeki demir monoksit bölgelerinden kaynaklandığına inanıyoruz,” diye açıkladı.
Araştırma ekibi, bu bulguların Dünya’nın derin mantosunun özelliklerini ve gezegen üzerindeki etkisini anlamak açısından çok önemli olduğuna inanıyor.
Dobrosavljevic, “Bazı aşırı koşullar altında, çok yüksek sıcaklıklarda bile kuantum etkilerini ortaya çıkarabileceğiniz gerçekten büyük sürprizlerle karşılaşacaksınız” dedi. “Basıncın, bunu daha yüksek sıcaklıklarda mümkün kılan önemli bir faktör olduğunu düşünüyoruz.”
Fizik ve Gezegen Bilimini Birleştirmek
Dobrosavljevic , daha önce Caltech’te doktora yapmış olan Carnegie Bilim Enstitüsü’nde mineral fizikçisi olan oğlu Vasilije ile birlikte çalışarak demir monoksit analizine başladı . Vasilije, atom ölçeğindeki fiziksel özellikler ile gezegen ölçeğindeki jeofiziksel süreçler arasındaki bağlantıları inceliyor.
Vlad, “Caltech’teki araştırma grubuyla birlikte, MagLab’da katı hal fiziğinde incelediğimiz fiziksel problemlerin ve konuların, dünyanın derinliklerindeki malzemelerin özelliklerini anlamak için uygulanabileceğini fark ettik” dedi. “Dünya sadece devasa bir fiziksel sistemdir.”
Bulgular yakın zamanda Nature Communications’da yayımlandı ve Nature Physics’in “Haberler ve Görüşler” bölümünde vurgulandı . Şimdi ekip, demir monoksitin egzotik özelliklerini ve bunların yer üstündeki hepimiz için ne anlama gelebileceğini daha iyi kavramak için çalışarak, çalışmanın ortaya çıkardığı yeni sorulara yöneliyor.
Dobrosavljevic, “Dünya’nın çekirdeği ile manto arasındaki derinliklerde, basınç ve sıcaklıklarda neler olup bittiği hakkında hâlâ çok fazla şey bilmiyoruz” dedi.
Bu aşırı derinlikleri, basınçları ve sıcaklıkları incelemek için son teknoloji fizik yöntemlerini kullanan bizler, başka hangi sürprizlerin bizi beklediğini kim bilir.
