Zemljina unutarnja jezgra možda nije ni potpuno kruta ni posve tekuća, nego nešto između. Znanstvenici su po prvi put eksperimentalno potvrdili postojanje neobičnog, takozvanog superionskog stanja tvari – stanja koje se ponaša djelomično poput čvrste tvari, a djelomično poput tekućine, piše Sciencealert.

Do tog su zaključka došli ispaljivanjem mikroskopskih projektila od legure željeza i ugljika iz topa iznimno velike brzine. Rezultati pokazuju da se takva legura, izložena ekstremnim uvjetima sličnima onima u središtu Zemlje, ponaša upravo onako kako su seizmička mjerenja godinama nagovještavala.

Unutarnja jezgra Zemlje već se gotovo stoljeće opisuje kao čvrsta kugla željeza, stisnuta golemim tlakom koji nadjačava temperature od nekoliko tisuća stupnjeva. No seizmički podaci prikupljani desetljećima otkrivali su nešto neobično: smični valovi kroz jezgru putuju sporije nego što bi trebali kroz klasičnu krutinu.

Ta su mjerenja upućivala na to da se jezgra ne ponaša poput hladnog čelika, već više poput mekane, podatne tvari – gotovo poput maslaca.

„Po prvi put eksperimentalno smo pokazali da legura željeza i ugljika u uvjetima unutarnje jezgre ima iznimno nisku brzinu smičnih valova“, objašnjava fizičar Youjun Zhang sa Sveučilišta Sichuan u Kini.

NEDOSTAJE 'KLJUČ' /

Volite zagonetke? Ovi jezici potpuni su misterij, kao rješenje spominje se 'razbijač kodova'

Što je superionsko stanje?

U superionskom stanju željezo ostaje čvrsto i kristalno uređeno, dok se lakši atomi – u ovom slučaju ugljik – slobodno kreću kroz njegovu strukturu, gotovo poput tekućine.

„Atomi ugljika postaju vrlo pokretni i difundiraju kroz kristalnu rešetku željeza poput djece koja se provlače kroz plesni podij, dok željezo ostaje stabilno i kruto“, kaže Zhang. „Ova superionska faza drastično smanjuje krutost legure.“

Drugim riječima, unutarnja jezgra istodobno je i čvrsta i ‘živa’, dinamična iznutra. Još 2022. godine tim koji je vodio geofizičar Yu He iz Kineske akademije znanosti teorijski je predložio da bi superionsko stanje moglo objasniti seizmičke anomalije. No nedostajao je ključni dokaz – eksperiment.

Sada su Zhang, He i njihovi suradnici uspjeli stvoriti uvjete koji vrlo vjerno oponašaju okoliš Zemljine unutarnje jezgre. Koristili su tehniku dinamičke udarne kompresije, kojom se materijal izlaže ekstremnim tlakovima i temperaturama u vrlo kratkom vremenu.

Za pokus su upotrijebljeni dvostupanjski topovi na laki plin, visokoprecizni uređaji koji kombiniraju bezdimni barut i komprimirani plin kako bi ubrzali sićušne projektile do golemih brzina.

Projektil od željeza i ugljika ispaljen je brzinom većom od 7 kilometara u sekundi u metu od litijeva fluorida. Udar je stvorio povratni udarni val koji je uzorak izložio tlakovima do 140 gigapaskala i temperaturama oko 2.600 Kelvina (više od 2.300 °C).

Iako su stvarni uvjeti u unutarnjoj jezgri još ekstremniji – tlak od 330 do 360 gigapaskala i temperature do 6.000 Kelvina – ovi su uvjeti bili dovoljni da se repliciraju ključna fizikalna svojstva.

NEOBIČNA HIPOTEZA /

Znanstvenik tvrdi: Izvanzemaljci će 'uspostaviti prvi kontakt' koristeći 'poseban znak'

Novi pogled na srce planeta

Takvi ekstremni uvjeti traju tek nanosekunde do mikrosekunde, no i to je dovoljno da se pomoću lasera i ultrabrzih senzora izmjere gustoća, temperatura i širenje akustičnih valova kroz materijal.

Rezultati su se savršeno poklopili sa seizmičkim opažanjima: niska brzina smičnih valova i visoka podatnost, izražena kroz Poissonov omjer, kakav se bilježi u unutarnjoj jezgri Zemlje. U tim uvjetima, željezna struktura ostaje čvrsto „zaključana na mjestu“, dok se ugljik slobodno kreće kroz njezine praznine – slika koju su istraživači slikovito usporedili s Batmanom koji stoji čvrsto, dok se Robin razigrano provlači oko njega.

Otkriće elegantno objašnjava dugogodišnje nedoumice i daje čvrste eksperimentalne temelje razumijevanju ponašanja lakih elemenata pod ekstremnim tlakovima. Ono bi moglo imati i šire posljedice, uključujući novo razumijevanje nastanka i održavanja Zemljina magnetskog polja, koje proizlazi iz gibanja materijala duboko u unutrašnjosti planeta.

„Odmičemo se od statičnog i krutog prikaza unutarnje jezgre prema dinamičnom modelu“, zaključuje Zhang. „Razumijevanje ovog skrivenog stanja tvari približava nas korak bliže otkrivanju tajni unutrašnjosti Zemlje – i planeta sličnih njoj.“

NET I VOYO /

Prijavite se na Net.hr s istom e-mail adresom kojom ste pretplaćeni na Voyo i čitajte sadržaje bez oglasa!

POGLEDAJTE VIDEO: Stravični prizori iz Kalifornije! Bujica nosila sve pred sobom: Troje mrtvih, auti zatrpani u ruševinama