Nucleul intern al Pământului ar putea conține mai mult oxigen decât se credea

Oxigenul este substanța-cheie pentru viață și unul dintre cele mai abundente elemente de pe Pământ. Totuși, nu se știe încă dacă oxigenul este prezent și sub ce formă se găsește acesta în nucleul intern al Pământului, care este compus din fier aproape pur și este supus unor condiții de presiune și temperatură extrem de ridicate.

Oamenii de știință au descoperit recent că aliajele fier-oxigen (Fe-O) bogate în fier sunt stabile la presiuni extreme de aproape peste 4700 de grade Celsius. Rezultatele arată că oxigenul poate să existe în nucleul intern solid al Pământului, fapt ce oferă indicii cheie pentru o înțelegere mai bună a procesului de formare și a istoriei evoluției nucleului Pământului, potrivit SciTechDaily.

Studiul, care a fost condus de dr. Jin Liu de la Center for High Pressure Science &Technology Advanced Research (HPSTAR) și dr. Yang Sun de la Universitatea Columbia, a fost publicat recent în revista The Innovation.

Compoziția chimică a nucleului Pământului, dedusă din semnalele seismice

Considerate unul dintre cele mai misterioase locuri ale planetei, nucleul său intern are o temperatură și o atmosferă de mediu extreme. Presiunea din nucleu este de peste trei milioane de atmosfere și o temperatură apropiată de cea a suprafeței Soarelui, în jur de 5.700 de grade Celsius. Pentru că nucleul intern este mult peste raza de acțiune a oamenilor, putem doar să deducem densitatea și compoziția chimică a acestuia din semnalele seismice generate de cutremure.

În prezent, se crede că în nucleul intern există elemente ușoare, dar tipul și conținutul acestora sunt încă dezbătute. Dovezile cosmochimice și geochimice sugerează că acesta ar trebui să conțină sulf, siliciu, carbon și hidrogen. De asemenea, experimentele și calculele au confirmat că aceste elemente se amestecă cu fierul pur ca să formeze diverse aliaje de fier la temperaturi ridicate și în condiții de presiune ridicată din adâncurile Pământului.

Conținutul de oxigen din oxizii de fier cunoscuți, egal unui procent atomic de 50%

Cu toate acestea, oxigenul, care este strâns legat de noi, este de obicei exclus din nucleul intern. Acest lucru se datorează, în principal, faptului că aliajele fier-oxigen, care au compoziții bogate în fier, nu au fost niciodată găsite în mediile de suprafață sau în manta.

Conținutul de oxigen din toți oxizii de fier cunoscuți este mai mare sau egal cu un procent atomic de 50%.

Pentru a se apropia de temperatura și presiunea din miezul Pământului, fierul pur și oxidul de fier au fost plasate pe vârfurile a două nicovale de diamant și încălzite cu un fascicul laser de mare energie. După mai multe încercări, s-a constatat că are loc o reacție chimică între fier și oxid de fier la temperaturi de peste 2.700 de grade Celsius. Rezultatele arată că produsul de reacție este diferit de structura obișnuită la temperaturi și presiuni ridicate a fierului pur și a oxidului de fier.

Pe baza acestor informații teoretice, s-a găsit o configurație atomică de Fe28O14 care se potrivește cu modelul XRD măsurat experimental. Calculele ulterioare au arătat că fazele Fe-O bogate în fier sunt metalice, spre deosebire de oxizii de fier obișnuiți la presiuni scăzute. Structura electronică depinde de concentrația de oxigen și de aranjamentele straturilor de Fe și O.

Proprietățile mecanice și proprietățile termice ale aliajului trebuie să fie studiate în continuare în viitor.

Vă mai recomandăm și:

De unde provine oxigenul care face posibilă existența vieții pe Pământ?

Nivelurile fluctuante de oxigen ar fi accelerat evoluția animalelor

Un detaliu fascinant despre nucleul Pământului, descoperit de savanţi

Oamenii de știință din Marea Britanie vor să descifreze cum funcționează mantaua Pământului