Berlian dan karat di sempadan teras-mantel Bumi

Aloi besi-karbon bertindak balas dengan air pada tekanan tinggi dan keadaan suhu tinggi yang berkaitan dengan mantel dalam Bumi dalam sel andas berlian. Kredit: Universiti Negeri Arizona

Keluli berkarat oleh air dan udara di permukaan bumi. Tetapi bagaimana dengan jauh di dalam bahagian dalam Bumi?

Teras bumi adalah yang terbesar karbon penyimpanan di Bumi—kira-kira 90% dikebumikan di sana. Para saintis telah menunjukkan bahawa kerak lautan yang terletak di atas plat tektonik dan jatuh ke pedalaman, melalui subduksi, mengandungi mineral hidrous dan kadang-kadang boleh turun sehingga ke teras-mantel sempadan. Suhu di sempadan teras-mantel sekurang-kurangnya dua kali lebih panas daripada lava, dan cukup tinggi sehingga air boleh dibebaskan daripada mineral hidrous. Oleh itu, tindak balas kimia yang serupa dengan keluli berkarat boleh berlaku di sempadan teras-mantel Bumi.

Byeongkwan Ko, Ph.D Universiti Negeri Arizona baru-baru ini. graduan, dan rakan usaha samanya menerbitkan penemuan mereka tentang sempadan mantel teras dalam Surat Penyelidikan Geofizik. Mereka menjalankan eksperimen di Sumber Foton Lanjutan di Argonne National Laboratory, di mana mereka memampatkan aloi besi-karbon dan air bersama-sama kepada tekanan dan suhu yang dijangkakan pada sempadan teras-mantel Bumi, mencairkan aloi besi-karbon.

Para penyelidik mendapati bahawa air dan logam bertindak balas dan membuat oksida besi dan hidroksida besi, sama seperti yang berlaku dengan pengaratan di permukaan Bumi. Walau bagaimanapun, mereka mendapati bahawa untuk keadaan sempadan teras-mantel karbon keluar daripada aloi besi-logam cecair dan membentuk berlian.

“Suhu pada sempadan antara mantel silikat dan teras logam pada kedalaman 3,000 km mencapai kira-kira 7,000 F, yang cukup tinggi untuk kebanyakan mineral kehilangan H2O ditangkap dalam struktur skala atom mereka,” kata Dan Shim, profesor di Sekolah Penerokaan Bumi dan Angkasa ASU. “Malah, suhunya cukup tinggi sehingga sesetengah mineral harus cair pada keadaan sedemikian.”

Oleh kerana karbon ialah unsur yang menyukai besi, karbon penting dijangka wujud dalam teras, manakala mantel dianggap mempunyai karbon yang agak rendah. Walau bagaimanapun, saintis telah mendapati bahawa lebih banyak karbon wujud dalam mantel daripada yang dijangkakan.

“Pada tekanan yang dijangkakan untuk sempadan teras-mantel Bumi, pengaloian hidrogen dengan cecair logam besi nampaknya mengurangkan keterlarutan unsur cahaya lain dalam teras,” kata Shim. “Oleh itu, keterlarutan karbon, yang mungkin wujud dalam teras Bumi, berkurangan secara tempatan di mana hidrogen masuk ke dalam teras dari mantel (melalui dehidrasi). Bentuk karbon yang stabil pada keadaan tekanan-suhu sempadan teras-mantel Bumi ialah berlian. . Jadi karbon yang keluar dari teras luar cecair akan menjadi berlian apabila ia masuk ke dalam mantel.”

“Karbon adalah elemen penting untuk kehidupan dan memainkan peranan penting dalam banyak perkara proses geologi,” kata Ko. “Penemuan baharu mekanisme pemindahan karbon dari teras ke mantel akan memberi penerangan tentang pemahaman kitaran karbon di bahagian dalam Bumi. Ini lebih menarik memandangkan pembentukan berlian di sempadan mantel teras mungkin telah berlaku selama berbilion tahun sejak permulaan subduksi di planet ini.”

Kajian baru Ko menunjukkan bahawa karbon bocor dari teras ke dalam mantel oleh proses pembentukan berlian ini mungkin membekalkan karbon yang mencukupi untuk menjelaskan jumlah karbon yang tinggi dalam mantel. Ko dan rakan sekerjanya juga meramalkan bahawa struktur kaya berlian boleh wujud di sempadan teras-mantel dan itu kajian seismik mungkin mengesan struktur kerana gelombang seismik sepatutnya bergerak dengan laju yang luar biasa untuk struktur tersebut.

“Sebab gelombang seismik harus merambat dengan sangat cepat melalui struktur yang kaya dengan berlian di sempadan mantel teras adalah kerana berlian sangat tidak boleh mampat dan kurang tumpat daripada bahan lain di sempadan teras-mantel“kata Shim.

Ko dan pasukan akan terus menyiasat bagaimana tindak balas itu juga boleh mengubah kepekatan unsur cahaya lain dalam teras, seperti silikon, sulfur dan oksigen, dan bagaimana perubahan tersebut boleh memberi kesan kepada mineralogi mantel dalam.


Isotop besi berat bocor dari teras Bumi


Maklumat lanjut:
Byeongkwan Ko et al, Pembentukan Berlian Teraruh Air di Sempadan Teras Mantel Bumi, Surat Penyelidikan Geofizik (2022). DOI: 10.1029/2022GL098271

Petikan: Berlian dan karat di sempadan mantel teras Bumi (2022, 31 Ogos) diperoleh 1 September 2022 daripada

Dokumen ini tertakluk kepada hak cipta. Selain daripada sebarang urusan adil untuk tujuan kajian atau penyelidikan persendirian, tiada bahagian boleh diterbitkan semula tanpa kebenaran bertulis. Kandungan disediakan untuk tujuan maklumat sahaja.

We would love to thank the writer of this article for this remarkable web content

Berlian dan karat di sempadan teras-mantel Bumi


Discover our social media profiles as well as other pages that are related to them.https://paw6.info/related-pages/