Dünya’nın Metal Çekirdeği

Güneş Sistemi’ndeki kayaç gezegenlerin büyük oranda demir ve nikelden oluşan metal bir çekirdeğe sahip olduğu tahmin ediliyor. Kayaç gezegenler, temel olarak silikat mineralleri içeren kayaçlar ve metallerden meydana gelmiştir. Ancak başlangıçta birbirine karışmış halde bulunan bu maddelerin zamanla birbirinden nasıl ayrıldığı ve metal çekirdeklerin nasıl oluştuğu tam olarak bilinmiyor.

Bazı bilim insanlarına göre Dünya ilk oluştuğunda çok sıcak olduğu için yapısındaki kayaçlar ve metaller erimiş haldeydi. Dolayısıyla bu maddeler farklı yoğunluklara sahip olduğundan birbirlerinden ayrılıp farklı tabakalar oluşturmuş olabilirler.

Diğer bir görüşe göre Dünya ilk oluştuğunda sıcaklığı kayaçların erimesi için yeterli değildi. Yine de erimiş haldeki metal, kayaçların içindeki boşluklardan süzülerek metal çekirdeği oluşturmuş olabilir.

Ancak erimiş metalin gezegenin merkezinde toplanabilmesi için kayaçların içinde, birbirleriyle bağlantılı kanallardan ve boşluklardan oluşan bir ağ bulunması gerekiyor. Geçmişte yapılan araştırmalarda Dünya’nın yapısındaki erimiş metalin büyük kısmının, manto tabakasında çok derinlere inemeden, kayaçların içinde hapsolacağı belirlenmişti.

Dünya’nın merkezinde demir ve nikelden oluşan katı bir iç çekirdek ile nikel ve demirden oluşan sıvı bir dış çekirdek var. Dış çekirdeğin üzerinde çoğunlukla silisyum, demir, magnezyum, oksijen içeren kayaçlardan oluşan bir manto tabakası bulunuyor. Manto tabakasının üstündeki kabuk katmanının kalınlığı ise 0 ile 100 km arasında değişiyor.

Bilim insanları, Proceedings of the National Academy of Sciences dergisinde yayımlanan araştırmada bir bilgisayar modellemesi kullanarak erimiş haldeki metalin düzensiz şekillerdeki parçacıklardan oluşan kayaçların içinde nasıl hareket ettiğini inceledi. Sonuçta erimiş haldeki metalin, birbirinden farklı büyüklükte ve şekilde taneciklerden oluşan kayaçların içindeki farklı genişliğe sahip kanallar boyunca akabildiği anlaşıldı.

Teksas Üniversitesi (UT Austin) - Soldaki şekilde son araştırmada kullanılan modellemedeki düzensiz şekilli taneciklerden oluşan kayaçların içindeki boşluklar görülüyor. Sağdaki şekilde geçmişte yapılan araştırmalarda kullanılan modellemelerdeki benzer şekilli taneciklerden oluşan kayaçların içindeki boşluklar görülüyor.

Bilim insanlarının kullandığı bilgisayar modellemesinde, kayacın içindeki erimiş metal oranı çok azaldığında akışın durduğu belirlendi. Metal akışının durduğu bu oran Dünya’nın manto tabakasındaki metal oranına hayli yakın. Yani kayaçların yapısındaki düzensizlik erimiş metalin kayaçlar arasından süzülerek Dünya’nın metal çekirdeğinin oluşmasını sağlamış olabilir.

Sözlük

Silikat mineralleri: Başlıca bileşenleri silisyum (Si) ve oksijen (O) elementleri olan minerallerdir. Yapılarında silisyum ve oksijen dışında magnezyum, demir, alüminyum gibi diğer elementler de bulunabilir.

Kaynaklar:

Ghanbarzadeha, S., Hesseb,M. A., Prodanovićd, M., “Percolative core formation in planetesimals enabled by hysteresis in metal connectivity”, Proceedings of the National Academy of Sciences, Cilt 1141, Sayı 51, s. 13406-13411, 2017.

Dr. Tuba Sarıgül

bilimgenc.tubitak