BOSTON - Úgy tűnik, hogy a Föld hatalmas magma-óceánjai, amelyek lábunk alatt mélyen forognak, az oxigént pumpálják a bolygó folyékony magjába. És ez az oxigén alakítja a földrengéseket és a vulkánokat az egész bolygónkon.
Ezzel a következtetéssel zárul egy Dario Alfe University College London fizikus, kedden (március 5.), az American Physical Society márciusi ülésén. Bár lehetetlen közvetlenül megfigyelni az oxigént a Föld magjában - ezer kilométernyi forró kőzet akadályozza ezt a nézetet - Alfe és munkatársai a szeizmológiai adatok, a kémia és a naprendszerünk ősi története ismereteinek kombinációjával vonják le következtetéseiket.
A fő bizonyíték arra, hogy valami oxigénhez hasonló rejtőzik a vasmagban? Földrengések. A morgolódás, amelyet a felszínen érezzük, az a hullámok eredménye, amelyek az egész bolygónkon át mozognak. És ezeknek a hullámoknak a viselkedése nyomokat ad a Föld tartalmára - szinte olyan, mint az egész bolygó ultrahangja.
Amikor a földrengéshullámok lepattannak a magról és vissza a felszínre, alakjuk azt jelzi, hogy a folyékony vas külső magja lényegesen kevésbé sűrű, mint a benne lévő nyomás alatt álló szilárd vasmag. És ez a sűrűségkülönbség befolyásolja a földrengések formáját és a felszíni vulkánok viselkedését. De a tiszta vasnak nem így kell viselkednie - mondta Alfe a Live Sciencenek a beszéde után.
"Ha a mag tiszta vas volt, akkor a szilárd belső mag és a folyadék sűrűség kontrasztjának 1,5 százalék körül kell állnia" - mondta. "De a szeizmológia azt mondja nekünk, hogy ez inkább 5 százalék."
Más szavakkal: a külső mag kevésbé sűrű, mint amilyennek lennie kellene, ami arra utal, hogy van valamilyen nem vas elem bekeverve, ami könnyebbé teszi.
Tehát felmerül a kérdés: Miért keveredne össze a könnyebb elem a külső maggal, de nem a szilárd belső maggal?
Amikor az atomok folyékony állapotban vannak, szabadon áramlanak egymás mellett, lehetővé téve a különféle elemek keverékének egymás mellett létezését, még a Föld belső szélsőséges környezetében is - mondta Alfe. Mivel azonban a szélsőséges nyomások a belső magot szilárd állapotba kényszerítik, az atomok a kémiai kötések merevebb rácsát képezik. És ez a szigorúbb felépítés nem engedi meg az idegen elemeket olyan könnyen. A szilárd mag kialakulásakor oxigénatomok és egyéb szennyeződések lépnek fel folyékony környezetébe, mint például a fogkrém, amely a préselt csőből kilőne.
"Hasonló hatást látsz a jéghegyekben" - mondta.
Amikor az óceán sós víz lefagy, kiüríti szennyeződéseit. Tehát a jéghegyek szilárd édesvízi darabokat képeznek a nátriumban gazdag óceán fölött.
Nincs közvetlen bizonyíték arra, hogy a folyékony mag könnyebb eleme az oxigén - mondta Alfe. De bolygónk a korai Naprendszer porfelhőiből alakult ki, és tudjuk, hogy milyen elemek voltak ott.
A kutatócsoport kizárta más olyan elemeket, mint például a szilícium, amelyek elméletileg jelen lehetnek a magban a felhő sminkje alapján, de nem magyarázzák a megfigyelt hatást. Az oxigént hagyták a legvalószínűbb jelöltként - mondta.
Ezenkívül a magban elméletileg jelen lévő oxigénszintek alacsonyabbak, mint amit a kémia a köpeny oxigéntartalma alapján megjósolhat. Ez arra utal, hogy több oxigén valószínűleg kémiai úton pumpálódik a külső magba a környező oxigénben gazdagabb köpenyből is.
Arra a kérdésre, hogy néz ki a magban lévő oxigén, Alfe azt mondta, hogy ne képzelje el a buborékokat vagy akár a rozsdát sem, amely akkor alakul ki, amikor a vas közvetlenül kapcsolódik az oxigénhez. Ehelyett, ezen a hőmérsékleten és nyomáson, az oxigénatomok szabadon lebeghetnek a vas atomok között, és folyékony vas hullámzó csomókat hoznak létre.
"Ha 90 darab vas- és 10 oxigénatomot tartalmazó folyadékcsomagot vesz, ez a csomag kevésbé sűrű lesz, mint a tiszta vas-csomag", és így úszik - mondta Alfe.
Ezen eredmények megerősítésére Alfe azt mondta, hogy várakozással tekint a bolygónkon képződött és a felszín felé sugárzó neutrínók mérésére tett erőfeszítések eredményeire. Noha a "geoneutrinók" nagyon ritkák, mondta, sok információt kínálhatnak arról, hogy mi történik a bolygón, amikor felbukkannak.
De anélkül, hogy a maghoz közvetlenül hozzáférne, a fizikusok mindig ragaszkodnak ahhoz, hogy korlátozott, másodlagos adatok alapján a lehető legjobban megítéljék a sminkjét.
