بوجود آمدن کربن زمین از برخورد با سیاره ای شبیه به عطارد

تحقیقات دانشمندان دانشگاه رایس روی زمین،نشان می دهد تقریبا همه کربن زمین می تواند از یک برخورد در حدود 4.4 میلیارد سال پیش بین زمین و سیاره نوپایی مانند عطارد تشکیل شده باشد

مطالعه جدید این هفته  در مطالعات زمین شناسی نیچر و داسگوپتا و همکارانش در بحث زمین شناسی،این پاسخ را می دهد : چگونه زندگی روی زمین بر پایه کربن گسترش یافته است، به طوری که بسیاری از کربن این سیاره یا باید به صورت مذاب در اولین روز ازسیاره وجود داشته یا درهسته زمین محبوس بوده است.

داسگوپتا،نویسنده این مقاله همراه با محقق و فوق دکترا یوهان لی،دانشمند تحقیقاتی رایس Kyusei Tsuno و موسسه اقیانوس شناسی   Woods Holeو همکاران Brian Monteleone و Nobumichi Shimizu  ،گفت : چاش این تحقیق، نشان دادن وجود عناصر فرار اصلی مانند کربن است که در خارج از هسته و در لایه گوشته زمین باقی مانده است.

متخصصین آزمایشگاه داسگوپتا شرایطی در اعماق زمین و سیارات صخره ای دیگر مانند فشار و دمای بالا،را بازسازی کردند. تیم او در فشارهای هیدرولیکی صخره ها را فشرده می کرد تا بتواند در 250مایل زیر سطح زمین یا مرزبین گوشته و هسته سیارات کوچیکتر،شبیه عطارد، شرایط را شبیه سازی کنند.

داسگوپتا گفت : قبل از این مقاله،ما مطالعات متعددی را منتشر کردیم که نشان می دهد حتی اگرهنگامی که سیاره بزرگ و مذاب بود،کربن در فضا تبخیر نمی شد در هسته فلزی سیاره ما رسوب می کرد، چون آلیاژهای غنی از آهن میل شدیدی برای تبدیل شدن به کربن دارند.

هسته ی زمین که عمدتا از آهن تشکیل شده است یک سوم جرم زمین را شامل می شود،دو سوم مابقی را گوشته سیلیکاتی زمین شکل می دهد که تا 1500 مایل زیر سطح زمین گسترش یافته است،پوسته و اتمسفر زمین خیلی نازک هستند به طوری که یک درصد از جرم زمین را شامل می شود،گوشته وپوسته و جو زمین به طور مداوم عناصر را مبادله می کنند،عناصر فراری که نیاز زندگی را شکل می دهند.

اگر مقدار اولیه کربن در زمین در حالت مذاب به فضا تبخیر شده است، یا درهسته رسوب کرده باشد، پس کربن موجود در گوشته و زیست کره ی زمین از کجا آمده است؟

لی که در حال حاضریکی از دانشمندان موسسه گوانگژو در آکادمی علوم چین است، گفت : یک ایده ی خوب این است که عناصر فرار مانند کربن سولفار نیتروژن و هیدروژن بعد از شکل گیری هسته زمین،اضافه شده باشند. هر یک از این عناصر که توسط فرود شهاب سنگها و ستاره های دنباله داری که حدود صد میلیون سال پس از شکل گیری منظومه ی شمسی به زمین افتادند، می توانند از حرارت شدید ناشی از اقیانوس های مذابی که پیش از آن زمین را پوشانده بود،جولوگیری کنند.

لی گفت : مشکل ایده اینجاست ،این ایده زمانی توانسته برای فراوانی همه این عناصردلیل باشد که هیچ شهاب سنگ شناخته شده ای وجود نداشته تا عناصر فرار لایه سیلیکاتی سیاره ما را تولید کند.

در اواخر سال 2013 تیم داسگوپتا شروع به یافتن راهی نامتعارف برای رسیدگی به موضوع ترکیبات هسته ای و مواد فرار کردند. آنها تصمیم گرفتند آزمایشی را اجرا کنند تا با ارزیابی گوگرد یا سیلیکون به چگونگی میل  قوی آهن برای تبدیل شدن به کربن،پی ببرند ،این ایده از مطالعه زمین نمی آید اما از برخی از همسایگان سیاره ای زمین است.

داسگوپتا به یاد می آورد : ما فکر می کنیم قطعا به جدا کردن ترکیبات هسته ای، آهن نیکل و کربن نیاز داریم بنابراین شروع به کاوش در این قسمت برای یافتن آلیاژهای غنی ازسیلیکات و گوگرد کردیم، به دلیل آنکه تصور می شود هسته مریخ از گوگرد و هسته عطارد از سیلیکات غنی شده است.

او گفت : آن یک طیف سنجی ترکیبی بود که به نظرمی رسید اگر برای سیاره خودمان نباشد، پس قطعا به نقشه تمامی اجسام سیاره ای خاکی که  در منظومه شمسی مان داریم مرتبط است.

آزمایش ها نشان می دهد که کربن می تواند از هسته به بیرون پرتاب شده و به گوشته سیلیکاتی ریخته شده باشد، اگرآلیاژهای آهن در هسته از سیلیکون یا گوگرد غنی بودند.

لی گفت : اطلاعات کلیدی نشان می دهد که کربن بین بخش های سیلیکاتی یا فلزی سیلرات خاکی، تقسیم می شوند. این تقسیم بندی بسته به نوع متغیرهایی مثل دما،فشار،محتوای سلیکون یا گوگرد متفاوت است.

یک تصویر شماتیک از ادغام زمین اولیه با سیاره نوپایی همانند عطارد، طرحی که با آزمایش در فشار با دمایی بالا در دانشگاه رایس پشتیبانی شد. جریان اقیانوس ماگمای یک سیاره نوپا می تواند منجر به غنی شدن هسته فلزی از سیلیکات و گوگرد شود و لایه های بیرونی  را، از کربن غنی کند. اگر زمین با چنین سیاره ای از ابتدای تاریخ ادغام می شد قادر بود توضیح دهد که چگونه زمین، کربن و گوگرد را بدست آورده است.

تیم، غلظت نسبی کربن که از زیر لایه های گوناگون کربن وگوگرد غنی شده ناشی شده است را برنامه ریزی کردند محققان این غلظت را،با عناصر فرار شناخته شده در گوشته سیلیکاتی زمین مقایسه کردند.

داسگوپتا گفت : طرحی که نسبت کربن به گوگرد و فراوانی کربن را توضیح می دهد این است که سیاره نوپایی شبیه عطارد که هسته آن از سیلیکون غنی شکل گرفته شده با زمین برخورد کرده و آن عناصر توسط زمین جذب شده است. چون آن یک جسم سنگین است نیرویی که باعث حرکت هسته سیاره در مسیر هسته زمین بوجود آمده، باعث ترکیب گوشته ی غنی از کربن سیاره با گوشته زمین شده است.

او گفت : در این مقاله ما روی گوگرد و کربن تمرکز کردیم، کار بسیار دشواری هست که تمام عناصر فرار را در کنار هم قرار بدهیم اما حداقل این طرح می تواند از نظر فراوانی کربن_گوگرد و نسبت کربن_گوگرد،کربن و گوگرد موجود در زمین را توضیح دهد.

همه نظرها (۰)

هیچ کس هنوز نظری ارسال نکرده