Biomedya - Biyoteknoloji & Yaşam Bilimleri

Dünyamızın evrim hikayesi, soğuması ile başlar. 4,5 milyar yıl önce, genç Dünya'mızın yüzeyinde aşırı sıcaklıklar hüküm sürdü ve derin bir magma okyanusu tarafından kaplandı. Milyonlarca yıl boyunca, gezegenin yüzeyi gevrek bir kabuk oluşturmak üzere soğudu. Bununla birlikte, Dünya'nın iç kısmından yayılan muazzam termal enerji, manto konveksiyonu, levha tektoniği ve volkanizma gibi dinamik süreçleri harekete geçirdi.

Dünya'nın ne kadar hızlı soğuduğu ve bu devam eden soğutmanın bahsedilen ısı kaynaklı süreçleri durdurmasının ne kadar süreceği soruları hala cevapsız. Olası bir cevap, Dünya'nın çekirdeği ile manto arasındaki sınırı oluşturan minerallerin termal iletkenliğinde olabilir. Bu sınır tabakası önemlidir, çünkü Dünya'nın mantosunun viskoz kayası, gezegenin dış çekirdeğinin sıcak demir-nikel eriyiği ile doğrudan temas halindedir. İki katman arasındaki sıcaklık gradyanı çok diktir, dolayısıyla burada potansiyel olarak çok fazla ısı akışı vardır.

 Sınır tabakası esas olarak mineral bridgmanitten oluşur. Ancak araştırmacılar, bu mineralin Dünya'nın çekirdeğinden mantoya ne kadar ısı ilettiğini tahmin etmekte zorlanıyor çünkü deneysel doğrulama çok zor.

ETH Profesörü Motohiko Murakami ve Carnegie Bilim Enstitüsü'nden meslektaşları, Dünya'nın içinde geçerli olan basınç ve sıcaklık koşulları altında laboratuvarda bridgmanitin termal iletkenliğini ölçmelerini sağlayan karmaşık bir ölçüm sistemi geliştirdiler. Ölçümler için, darbeli lazerle ısıtılan bir elmas ünitesinde yakın zamanda geliştirilmiş bir optik absorpsiyon ölçüm sistemi kullandılar.

Murakami, "Bu ölçüm sistemi, bridgmanitin termal iletkenliğinin varsayılandan yaklaşık 1,5 kat daha yüksek olduğunu göstermemize izin veriyor."dedi. Bu, çekirdekten mantoya ısı akışının da önceden düşünülenden daha yüksek olduğunu gösteriyor. Daha fazla ısı akışı, manto konveksiyonunu arttırır ve Dünya'nın soğumasını hızlandırır. Bu  mantonun konvektif hareketleriyle sürdürülen levha tektoniğinin , araştırmacıların daha önceki ısı iletim değerlerine göre beklediklerinden daha hızlı yavaşlamasına neden olabilir.

Murakami ve meslektaşları, mantonun hızlı soğumasının çekirdek-manto sınırındaki kararlı mineral fazlarını değiştireceğini de göstermiştir. Soğuduğunda, bridgmanit mineral post-perovskite dönüşür. Ancak araştırmacılar, post-perovskit çekirdek-manto sınırında belirir ve hâkim olmaya başlar başlamaz, mantonun soğumasının gerçekten daha da hızlanabileceğini tahmin ediyor, çünkü bu mineral ısıyı bridgmanitten bile daha verimli iletiyor.

Murakami, "Sonuçlarımız bize Dünya'nın dinamiklerinin evrimi hakkında yeni bir bakış açısı verebilir. Diğer kayalık gezegenler Merkür ve Mars gibi, Dünya'nın da beklenenden çok daha hızlı soğuduğunu ve hareketsiz hale geldiğini öne sürüyorlar." şeklinde aktardı.

Sözlerine devam eden Murakami "Bu tür olaylar hakkında, zamanlarını belirlemek için hâlâ yeterince bilgimiz yok." dedi.  Bunu yapmak için öncelikle manto konveksiyonunun uzamsal ve zamansal olarak nasıl çalıştığının daha iyi anlaşılması gerekir. Dahası, bilim adamlarının, Dünya'nın iç kısmındaki  ana ısı kaynaklarından biri olan  radyoaktif elementlerin bozunmasının manto dinamiklerini nasıl etkilediğini netleştirmeleri gerekiyor.

Makale:sciencedirect.com