Vizatim i Tokës me një prerje që tregon mantelin, bërthamën e jashtme dhe të brendshme. Vijat e fushës magnetike të prodhuara nga gjeneratori i dinamos shtrihen në hapësirë dhe ndërveprojnë me erën diellore. Bërthama e pasur me hekur në qendër të Tokës po ngrihet ngadalë nga brenda jashtë. Ky zgjerim i bërthamës së brendshme të ngurtë fuqizon fushën magnetike që mbron planetin tonë nga moti i dëmshëm hapësinor. Se si dhe kur bërthama e brendshme filloi të ngrihej mbetet një mister, por kërkime të reja tregojnë se zgjidhja e tij mund të zbulojë përbërjen e bërthamës, duke na dhënë një pamje më të qartë të brendësisë së thellë të Tokës. Kredite: Dr. Alfred Wilson
Një studim nga kërkuesit në Universitetin e Oksfordit, Universitetin e Leeds dhe University College London ka identifikuar një kufizim të ri mbi kiminë e bërthamës së Tokës, duke treguar se si ajo ishte në gjendje të kristalizohej miliona vjet më parë. Studimi është publikuar në Nature Communications.
Kërkuesit treguan se bërthama do të duhej të përbëhej nga 3.8% karbon që të kishte filluar kristalizimin. Ky rezultat tregon se karboni mund të jetë më i bollshëm në bërthamën e Tokës sesa mendohej më parë, dhe se ky element mund të ketë luajtur një rol kyç në mënyrën se si u ngrirë, duke ofruar një pasqyrë të rrallë në proceset që ndodhin në zemër të planetit tonë.
Bërthama e brendshme e Tokës, masa e ngurtë e pasur me hekur në qendër të planetit, po rritet ngadalë ndërsa bërthama e jashtme e shkrirë ftohet dhe ngrihet. Por ky proces ka qenë objekt debati mes shkencëtarëve për dekada.
Formimi i bërthamës së brendshme nuk është vetëm një çështje e përcaktimit se kur bërthama u ftoh deri në pikën e ngrirjes, por përfshin procesin e kristalizimit, i cili varet nga përbërja e saktë kimike e saj. Ashtu si pikat e ujit në re, që mund të ftohen deri në -30° C përpara se të formojnë breshër, hekuri i shkrirë duhet të superftohet (ftohet nën pikën e shkrirjes së tij) përpara se të ngrihet.
Llogaritjet e mëparshme sugjeronin se do të duheshin 800–1000° C superftohje për të nisur ngrirjen e bërthamës nëse ajo do të përbëhej nga hekur i pastër.
Megjithatë, nëse bërthama do të superftohej deri në këtë masë, studiuesit kanë treguar se bërthama e brendshme do të rritej në mënyrë masive dhe fusha magnetike e Tokës do të dështonte. Por asnjë nga këto nuk ka ndodhur në historinë e planetit tonë. Në vend të kësaj, shkencëtarët besojnë se në të kaluarën, bërthama nuk ka mundur të ftohet më shumë se rreth 250° C nën pikën e saj të shkrirjes.
Kërkimi i ri synoi të kuptojë se si bërthama e brendshme ekziston sot me kaq pak superftohje në të kaluarën. Pa qasje të drejtpërdrejtë në brendësinë e thellë të Tokës, ekipi i kërkimit u mbështet tek simulimet kompjuterike të procesit të ngrirjes.
Ata shqyrtuan praninë e elementeve të tjera, në veçanti silikonit, squfurit, oksigjenit dhe karbonit, dhe si këto mund të ndikojnë procesin e ngrirjes.
“Secili prej këtyre elementeve ekziston në mantelin mbizotërues dhe për pasojë mund të jetë shpërndarë në bërthamë gjatë historisë së Tokës,” shpjegoi bashkautor, profesor Andrew Walker (Departamenti i Shkencave të Tokës, Universiteti i Oksfordit).
“Si rezultat, kjo mund të shpjegojë pse kemi një bërthamë të brendshme të ngurtë me kaq pak superftohje në këtë thellësi. Prania e një ose më shumë prej këtyre elementeve mund të shpjegojë gjithashtu pse bërthama është më pak e dendur se hekuri i pastër, një vëzhgim kyç nga sizmologjia.”
Duke përdorur simulime në shkallë atomike me rreth 100,000 atome në temperatura dhe presione të superftohura të barasvlershme me ato në bërthamën e brendshme, ekipi gjurmoi sa shpesh formoheshin grupe të vogla kristalore nga një lëng. Këto “ngjarje të nukleimit” janë hapat e parë drejt ngrirjes.
Ajo që gjetën ishte befasuese: Silikoni dhe squfuri, elemente që shpesh supozohet të jenë të pranishëm në bërthamë, në fakt e ngadalësojnë procesin e ngrirjes. Me fjalë të tjera, do të duhej më shumë superftohje për të nisur formimin e bërthamës së brendshme nëse këto elemente do të ishin të bollshme në atë pjesë të Tokës.
Nga ana tjetër, ata zbuluan se karboni ndihmonte përshpejtimin e ngrirjes në simulim.
Në studim, kërkuesit testuan sa superftohje do të duhej për të ngrirë bërthamën e brendshme nëse 2.4% e masës së saj përbëhej nga karbon. Rezultati: rreth 420° C — ende shumë i lartë, por më afër realizmit.
Por kur i shtrinë rezultatet për një rast ku 3.8% e masës së bërthamës përbëhej nga karbon, superftohja e kërkuar ra në 266° C. Ky është i vetmi përbërje e njohur që mund të shpjegojë si nukleimin, ashtu edhe madhësinë e vëzhguar të bërthamës së brendshme.
Ky rezultat tregon se karboni mund të jetë më i bollshëm në bërthamën e Tokës sesa mendohej më parë, dhe se pa këtë element, formimi i një bërthame të brendshme të ngurtë mund të mos kishte ndodhur kurrë.
Eksperimentet tregojnë gjithashtu se ngrirja e bërthamës së brendshme ishte e mundur vetëm me kiminë e duhur, dhe ndryshe nga uji kur formon breshër, ajo ndodhi pa “fara nukleimi”, grimca të vogla që ndihmojnë nisjen e ngrirjes. Kjo është jetike, sepse në simulimet e mëparshme, të gjithë kandidatët për fara nukleimi në bërthamë janë shkrirë ose shpërbërë.
Autori kryesor, Dr. Alfred Wilson (Shkolla e Tokës dhe Mjedisit, Universiteti i Leeds), tha: “Është emocionuese të shohësh se si proceset në shkallë atomike kontrollojnë strukturën dhe dinamikën themelore të planetit tonë. Duke studiuar se si u formua bërthama e brendshme e Tokës, ne nuk po mësojmë vetëm për të kaluarën e planetit tonë. Ne po marrim një pasqyrë të rrallë në kiminë e një rajoni që kurrë nuk mund ta arrijmë drejtpërdrejt dhe po mësojmë për mënyrën se si ai mund të ndryshojë në të ardhmen.”
Shkencëtarët kanë debatuar për dekada kur filloi të ngurtësohej bërthama e brendshme, me disa që argumentojnë për një bërthamë të brendshme të lashtë (me ngrirje që filloi më shumë se dy miliardë vjet më parë) dhe të tjerë që sugjerojnë një moshë shumë më të re (më pak se gjysmë miliard vjet). Me këtë informacion të ri mbi përmbajtjen e karbonit në bërthamë, jemi një hap më afër për të përcaktuar kiminë dhe vetitë e saj fizike, dhe rrjedhimisht mënyrën se si ajo evoluoi.
