Dünyanın çekirdeği milyarlarca yıldır hidrojen sızdırıyor olabilir

Dünya milyarlarca yıl önce oluştuğunda, metalik çekirdeği erimiş kayalardan oluşan küresel bir okyanusla sarılmıştı ve bu okyanus sonunda soğuyup kristalleşerek mantoyu oluşturdu. Bugün, köklü manto tüyleri yüzeye doğru yükselip volkanik patlamalar ürettiğinde, ortaya çıkan lav, gezegenin derinliklerinden gelen hidrojeni içerebilir.

Hidrojen iki kararlı formda gelir; standart hafif hidrojen ve döteryum adı verilen daha ağır bir versiyon. Volkanik kayaların çoğu nispeten normal hidrojen izotop oranlarına sahipken, derin manto tüyleriyle ilişkili bazı lavlar alışılmadık derecede düşük oranda döteryum içerir.

Bu nadir karışım büyük bir tartışmaya yol açtı: Bu düşük döteryum imzası uzun zaman önce magma okyanusunun donmasıyla mı oluştu, yoksa Dünya’nın metalik çekirdeğinden sızan hidrojenden mi kaynaklanıyor?

Dünyanın erimiş başlangıcına geri yolculuk

Çin Bilim ve Teknoloji Üniversitesi’nden Wenzhong Wang liderliğindeki bir araştırmacı ekibi, bu soruyu yanıtlamaya çalışmak için, Dünya yüzeyinin binlerce kilometre altındaki koşulları kopyalamak için gelişmiş bilgisayar simülasyonları kullandı.

Erimiş kaya soğuduğunda ve farklı minerallere kristalleştiğinde hidrojenin iki formunun nasıl davrandığını incelediler. Ekip daha sonra sonuçları, iki hidrojen formunun Dünya’nın ilk mantosu boyunca nasıl dağıldığını modellemek için kullandı.

Dergide yayınlanan bir makalede Bilim GelişmeleriAraştırmacılar, antik magma soğuyup kristalleştikçe, hidrojenin iki formunun manto boyunca nispeten eşit bir şekilde dağıldığını öne sürüyorlar. Farklı derinliklerdeki oranlarda bazı küçük farklılıklar vardı, ancak Kanada Arktik Bölgesi’ndeki Baffin Adası ve İzlanda gibi yerlerdeki volkanik kayalarda bulunan alışılmadık derecede düşük döteryum seviyelerine benzemiyordu.

Çalışma yazarları, “Sonuçlarımız, magma okyanusu kristalleşmesinin, Dünya’nın mantosu içinde önemli miktarda hidrojen izotop parçalanması üretmediğini gösteriyor” dedi.

Sızdıran bir çekirdek durumu

Bu, magma okyanusunun donmasının bu olağandışı izleri açıklayamayacağı anlamına geliyor. Bu nedenle araştırmacılar, temel açıklamadan sızıntının olduğu tarafa iniyor. Düşük oranda döteryum içeren hidrojenin muhtemelen milyarlarca yıl boyunca Dünya’nın metalik çekirdeğinden çevredeki mantoya sızdığını iddia ediyorlar.

Ve çekirdeğe işaret eden başka bir ipucu daha var. Bu volkanik kayaların bazıları ayrıca alışılmadık derecede yüksek helyum-3/helyum-4 oranlarına sahiptir. Helyum-3, Dünya’nın çekirdeğinde milyarlarca yıldır korunmuş olabilecek nadir bir helyum şeklidir.

Bulgular, hidrojenin çekirdekten sızdığı iddiasını güçlendirse de, malzemenin oradan mantoya tam olarak nasıl geçtiği belirsizliğini koruyor.

“Çekirdek imzaların mantoya aktarıldığı mekanizmaların aydınlatılması, gelecekteki çalışmalar için önemli bir hedef olmaya devam ediyor.”