A Föld belsejében zajló szén- és vízciklusok olyan kulcsfontosságú bolygófolyamatokhoz kapcsolódnak, mint a köpeny olvadása, a gáztalanítás, a kémiai differenciálódás és az advekció. A víz szerepe a burkolat és a mag közötti széncserében azonban nem ismert.
Az Advanced Photon Source-nál itt Diffraktáltuk, Byeongkwan Ko, a közelmúltban Ph.D. végzett Arizona State University, és csapata olyan kísérleteket végzett, amelyek során vizet és vas-szén ötvözetet préseltek a várt nyomásra és hőmérsékletre. A Föld magja-köpenyhatár, a vas-szén ötvözet megolvasztása.
A tudósok azt találták, hogy a víz és a fém reakcióba lép, és vas-oxidokat és -hidroxidot képez, akárcsak a Föld felszínén a rozsdásodás. Azt is megállapították, hogy a mag-köpeny határának körülményeihez képest, ellentétben a rozsdásodással A Föld felszíne, A folyékony vas fémötvözetből szén jön ki és gyémántot képez.
Mivel a szén olyan elem, amely szereti a vasat, várhatóan a mag jelentős mennyiségű vasat tartalmaz majd Szén míg a köpenyről azt gondolják, hogy viszonylag alacsony szén-dioxid-tartalmú. A tudósok szerint a köpeny valójában sokkal több szenet tartalmaz, mint azt korábban gondolták.
Dan Shim, az ASU Föld- és Űrkutatási Iskola professzora és a lap társszerzője elmondta: „A szilikátköpeny és a fémmag határán 3,000 km-es mélységben a hőmérséklet eléri a (körülbelül 7,000 Fahrenheit-fokot), ami elég magas ahhoz, hogy a legtöbb ásvány elveszítse az atomméretű szerkezetében megkötött H2O-t. A hőmérséklet elég magas ahhoz, hogy bizonyos ásványok megolvadjanak ilyen körülmények között.
Shim azt mondta:A Föld mag-köpeny határán várható nyomás mellett a vas-fémfolyadékkal ötvözött hidrogén úgy tűnik, hogy csökkenti a többi könnyű elem oldhatóságát a magban. Ezért a szén oldhatósága, amely valószínűleg a Föld magjában található, lokálisan csökken, ahol a hidrogén a köpenyből a magba jut (kiszáradás révén).
„A szén stabil formája a Föld mag-köpeny határának nyomás-hőmérsékleti viszonyai között a gyémánt. Tehát a folyékony külső magból kilépő szén gyémánttá válik, amikor belép a köpenybe.
Ko azt mondta: „A szén elengedhetetlen az élethez, és számos geológiai folyamatban fontos szerepet játszik. A magtól a köpenyig terjedő szénátviteli mechanizmus felfedezése fényt ad a szénkörforgás megértésére A Föld mély belseje. Ez még izgalmasabb, tekintve, hogy a mag-köpeny határán a gyémántképződés évmilliárdok óta tarthatott a bolygó szubdukciójának kezdete óta.”
"Ez az új tanulmány azt mutatja, hogy a magból a köpenybe e gyémántképző folyamat során kiszivárgó szén elegendő szenet szállíthat ahhoz, hogy megmagyarázza a köpenyben lévő megnövekedett szénmennyiséget."
A tudósok is ezt jósolták gyémántgazdag struktúrák létezhetnek a mag-köpeny határán, és a szeizmikus vizsgálatok kimutathatják a struktúrákat, mert a szeizmikus hullámoknak szokatlanul gyorsan kell terjedniük a szerkezetekhez képest.
Alátétlemez mondott, „Az ok, amiért a szeizmikus hullámoknak rendkívül gyorsan kell terjedniük a gyémántban gazdag struktúrákon keresztül a mag és a köpeny határán, az az, hogy a gyémánt rendkívül összenyomhatatlan és kevésbé sűrű, mint más anyagok a mag-köpeny határán.”
Journal Reference:
- Byeongkwan Ko, Stella Chariton és mtsai. Víz által indukált gyémántképződés a Föld mag-köpenyének határán. Geophysical Research Letters. DOI: 10.1029/2022GL098271
