Çinli Bilim İnsanları Dünya'nın İç Çekirdeğinin Süperiyonik Halde Olduğunu Öne Sürüyor

Dünya'nın en derin katmanı olan iç çekirdeğin, aşırı basınç ve sıcaklık koşulları altında maddenin alışılmadık bir hali olan süperiyonik durumda bulunduğu yönünde Çinli araştırmacılardan teorik bir çıkarım geldi. Bu durum, Uranüs ve Neptün gibi gaz devlerinin çekirdeklerinde varsayılan süperiyonik buzun yapısına benzetilmektedir; bu yapıda hidrojen ve oksijen, aşırı koşullar altında katı bir kafes içinde serbestçe hareket eden iyonlar oluşturur. Dünya'nın iç çekirdeği, yaklaşık 2.500 kilometre yarıçapa sahip bir demir küresi olup, nikelin yanı sıra oksijen, kükürt veya karbon gibi eser miktarda hafif elementleri barındırır.

Çin Bilimler Akademisi'nden (CAS) bilim insanları, kuantum mekaniği teorisine dayanan ileri düzey bilgisayar simülasyonları kullanarak gezegenin merkezindeki koşulları modelledi. Bu modellemeler, demir alaşımlarının hidrojen, oksijen ve karbon ile birleştiğinde, iç çekirdek basınçları altında süperiyonik bir faza geçtiğini gösterdi. Bu özel yapıda, hafif elementler, katı ve düzenli bir demir kafes yapısı içinde sıvı benzeri bir hareket sergilemektedir. CAS araştırma ekibinin lideri jeofizikçi Yu He, bu bulguyu oldukça sıra dışı olarak nitelendirdi.

Bilim camiası, bu süperiyonik yapının, sismolojik olarak gözlemlenen düşük kesme dalgası hızını açıklayarak iç çekirdeğin göreceli yumuşaklığını izah edebileceğini öne sürüyor. Ayrıca, bu model, iç çekirdeğin zaman içindeki yapısal değişimlerini ve Dünya'nın manyetik alanını yönlendiren konveksiyon akımlarının oluşumunu açıklığa kavuşturabilir. Süperiyonik durumun deneysel olarak doğrulanması, Dünya'nın merkezindeki aşırı koşullar nedeniyle şu an için imkansızdır; bu nedenle, mevcut destek büyük ölçüde ab initio moleküler dinamik simülasyonlarından gelmektedir.

İç çekirdeğin bileşimi ve davranışı, Dünya'nın hayati fonksiyonları için kritik öneme sahiptir. Berkeley'deki California Üniversitesi'nden jeofizikçi Daniel Frost'a göre, insanlığın varlığı büyük ölçüde bu iç çekirdeğe bağlıdır. Çekirdek soğudukça ısı açığa çıkarır ve bu süreç, gezegenin manyetik alanını güçlendirmeye devam ederek yüzey sakinleri için koruyucu bir kalkan görevi görür. Sismik dalgaların incelenmesi, iç çekirdeğin 1936'da keşfedilmesinden bu yana, özellikle 1990'larda, doğu ve batı yarımkürelerinin farklı sismik hız değişimleri göstermesiyle, yapısında bir asimetri olduğunu ortaya koymuştur.

İç çekirdeğin yaklaşık 5.000 Kelvin sıcaklığa sahip olduğu tahmin edilmektedir, bu da Güneş'in yüzey sıcaklığına yakındır ve yaklaşık 750 millik bir yarıçapa sahiptir. Son çalışmalar, iç çekirdeğin bir tarafta diğerinden daha hızlı büyüdüğünü ve bu asimetrik büyümenin manyetik alanın sürdürülmesine yardımcı olduğunu göstermektedir. CAS araştırmasının önerdiği gibi, bu bulgular, iç çekirdeğin katı bir kristal yerine daha akışkan bir yapıya sahip olabileceği fikrini desteklemektedir.