تصور کنید مخزنی از آب زیر پای شما، نه یک دریاچه یا اقیانوس، بلکه آبی که درون بلورهای معدنی تقریباً دو هزار کیلومتر پایینتر محبوس شده است. مقدارهای اندکی هیدروژن که در مواد فشرده حامل آهن جا گرفتهاند میتوانند ذخیرهای سیارهای را نگه دارند که هرگز تصورش را نکرده بودیم.
آب تنها رودخانهها و ابرهای سطحی نیست. آب، سنگ را نرم میکند، جریان آرام گوشته را روان میسازد و به سیاره کمک میکند تا در بازههای زمانی زمینشناختی، گرما و عناصر فرّار را بازیافت کند. این موضوع باعث میشود آب عمیق نقش تنظیمکنندهای خاموش در تکتونیک و اقلیم ایفا کند. اینکه آن آب چگونه به آنجا رسیده است، در زمان شکلگیری سیاره یا بعداً بهوسیله سیارکها، مدتها موضوع بحث بوده است. اما تا کنون، ناقلهای واقعی که بتوانند گرمای سوزان و فشارهای مهیب در پایه گوشته را تحمل کنند، وجود نداشت.
زلزهنگران مناطق عجیب با سرعت بسیار پایین را در مرز هسته-گوشته نقشهبرداری کردهاند (پایینترین بخش گوشته در عمق تقریباً بین ۶۶۰ تا ۲۹۰۰ کیلومتر زیر سطح قرار دارد). این نابهنجاریها نشان میدادند که در آنجا اتفاقی غیرعادی در حال رخ دادن است. برای بررسی اینکه چه چیزهایی ممکن است در آن محیط شدید پنهان شده باشد، پژوهشگران شرایط مرز هسته-گوشته را با استفاده از سلولهای سندان الماس گرمشده با لیزر بازآفرینی کردند: نمونههای کوچکی که بین نوکهای الماس فشرده شده و با لیزرها بمباران میشوند تا به همان فشارها و دماهایی برسند که هزاران کیلومتر زیر پوسته زمین یافت میشوند.
شرایط فشار و دما برای تشکیل اکسیهیدروکسیدهای آهن.
در آن شرایط تیم پژوهشی دو اکسیهیدروکسید آهن پیشتر ناشناخته را کشف کرد: Fe5O12Hx و Fe7O12Hx که در مکانهایی شکل میگیرند و پایدار میمانند که بسیاری از فازهای هیدراته دیگر فرو میپاشند. این کانیها میتوانند هیدروژن را حتی زمانی که مواد اولیه کمتر از ۰٫۱ درصد آب دارند، به دام اندازند و همین آنها را به نامزدهای عالی برای ذخیره آب در گوشته عمیق بهظاهر خشک تبدیل میکند. آنها همچنین از سنگهای اطراف چگالتر هستند، به این معنی که میتوانستند اوایل تاریخ زمین متبلور شوند و در طی سرد شدن اقیانوس مگمایی پایه اولیه به سوی مرز هسته-گوشته فرو روند.
آیا آن آب میتواند برای همیشه دفن بماند؟ لزوماً نه. گردش گوشته میتواند مواد را به بالا ببرد و کاهش فشار میتواند کانیهای هیدراته را ناپایدار کند، هیدروژن را آزاد سازد تا در فازهای دیگر جای گیرد یا بهوسیله ستونهای صعودی و آتشفشانها به سوی سطح حمل شود. این یک مسیر ارائه میدهد، آهسته اما واقعی، تا آب عمیق طی میلیونها تا میلیاردها سال دوباره به چرخه نزدیک سطح بازگردد.
این پژوهش همچنین به توضیح راز آزمایشگاهی قبلی معروف به فاز H کمک میکند: آنچه بهعنوان یک فاز پرفشار عجیب و خشک قلمداد شده بود ممکن است در واقع یک اکسیهیدروکسید بوده باشد که توسط مقادیر ناچیز هیدروژن در طول آزمایشها تشکیل شده است. فیزیکدان معدنی لئونید دوبروینسکی و دیگران اشاره کردهاند که رطوبت جزئی برای پایدار کردن این ترکیبات کافی است، چیزی که ناسازگاری دیرینه بین آزمایشها و نظریه را حل میکند.
سؤالاتی باقی میماند. این اکسیهیدروکسیدهای آهن واقعاً چقدر آب میتوانند ذخیره کنند؟ در نقطه دقیق مرز هسته-گوشته چه اتفاقی برای آنها میافتد؟ و در چه بازههای زمانی آب دفنشده میتواند به سطح بازگردد؟ با این حال، این کشف روایت آب زمین را عمیقتر و عجیبتر میکند: ممکن است گوشته عمیق کمتر شبیه لایهای سنگی بایر و بیشتر شبیه آرشیوی کند از تاریخ عناصر فرّار سیاره عمل کند.
"نوشتن درباره علم و فضا برایم یعنی سفر کردن بیپایان در دنیایی که هر روز بزرگتر میشود. سعی میکنم علم را طوری روایت کنم که برای همه جذاب و قابل لمس باشد."
گفتگو
نظر بگذارید
نظرات
هنوز نظری ثبت نشده. اولین نفر باشید.