Dünya'nın Çekirdek-Manto Sınırı, Milyarlarca Yıl Boyunca Adeta Bir Elmas Fabrikası Gibi Çalışmış Olabilir!

Dünya yüzeyinde çelik, su ve havayla paslanır. Peki ya Dünya'nın içinin derinliklerinde ne olur?

Dünya'nın çekirdeği, Dünya üzerindeki en geniş karbon deposudur. Neredeyse %90'lık bir kısım orada gömülüdür. Bilim insanları; tektonik plakaların üzerinde duran ve yitim süreciyle içeriye doğru düşen okyanusal kabuğun, sulu mineraller içerebildiğini ve bazen de çekirdek-manto sınırına kadar inebildiğini gösterdiler. Çekirdek-manto sınırındaki sıcaklık, lavların en az iki katı kadar ve sulu minerallerden suyun buharlaşmasına yetecek kadar yüksek. Bu yüzden, çelik paslanmasına benzer bir kimyasal tepkimeye, Dünya'nın çekirdek-manto sınırında da rastlanabilir.

Arizona State Üniversitesi doktora mezunu Byeongkwan Ko ve ekip arkadaşları, çekirdek-manto sınırı hakkındaki bulgularını Geophysical Research Letters dergisinde yayımladı.^[1] Deneylerini, Argonne Ulusal Laboratuvarı Gelişmiş Foton Kaynağında yaptılar. Demir karbon alaşımını ve suyu, alaşımı eriterek Dünya'nın çekirdek-manto sınırında beklenilen basınç ve sıcaklığa kadar sıkıştırdılar.

Araştırmacılar, tıpkı Dünya'nın yüzeyindeki paslanmada olduğu gibi su ile metalin tepkimeye girip demir oksit ve demir hidroksit oluşturduğunu tespit ettiler. Bununla birlikte, çekirdek-manto sınırı koşulları için karbonun sıvı demir-metal alaşımından çıktığını ve elmas oluşturduğunu buldular. Arizona Üniversitesinin Dünya ve Uzay Keşfi bölümü profesörü Dan Shim şöyle söylüyor:

Silikat manto ve metalik çekirdek arasında 3,000 km derinlikteki sınırda sıcaklık neredeyse 3871 °C oluyor. Bu, birçok mineralin atomik ölçekli yapılarında tutulan H₂O'yu kaybetmeleri için yeterince yüksek bir sıcaklık. Hatta sıcaklık, o koşullarda bazı mineralleri eritebilecek kadar yüksek durumda.

Karbon, demiri seven bir element olduğundan çekirdekte yüksek miktarda bulunması bekleniyor. Manto da ise nispeten daha düşük düzeylerde olduğu düşünülüyor. Ancak bilim insanları, beklenilenden daha fazla karbonun mantoda bulunduğunu keşfetti. Shim şöyle söylüyor:

Dünya'nın çekirdek-manto sınırındaki basınçlarda hidrojenin sıvı demir metalle karışması, çekirdekteki diğer hafif elementlerin çözünürlüğünü azaltıyor. Böylece Dünya'nın çekirdeğinde bulunabilen karbonun çözünürlüğü, dehidrasyon yoluyla hidrojenin mantodan çekirdeğe girdiği alanlarda azalıyor. Dünya'nın çekirdek-manto sınırının basınç-sıcaklık koşullarında karbonun sabit formu, elmastır. Dolayısıyla sıvı dış çekirdekten kaçan karbon, mantoya giriş yaptığında elmasa dönüşüyor.

Ko şöyle söylüyor:

Karbon, yaşam için gerekli bir element ve birçok jeolojik süreçte önemli bir rol oynuyor. Çekirdekten mantoya doğru gerçekleşen karbon transfer mekanizmasının keşfi, Dünya'nın derinliklerindeki karbon döngüsünü anlamamızda bize yardımcı olacak. Çekirdek-manto sınırındaki elmas oluşumunun gezegendeki ilk yitim sürecinden itibaren milyarlarca yıldır devam ediyor olma ihtimali çok heyecan verici.

Ko'nun yeni çalışmasına göre bu elmas oluşum sürecinde çekirdekten mantoya karbon sızması, mantodaki artan karbon miktarını da açıklıyor. Ko ve ekibi ayrıca, elmas yönünden zengin yapıların çekirdek-manto sınırında bulunabildiğini ve sismik çalışmaların bu yapıları tespit edebildiğini öne sürdü. Bunu sebebi ise, sismik dalgaların yapılara göre fazlasıyla hızlı hareket etmesi. Shim bunu şöyle açıklıyor:

Sismik dalgalar, çekirdek-manto sınırındaki elmas yönünden zengin yapıların arasında son derece hızlı yayılır çünkü elmas aşırı derecede sert ve çekirdek-manto sınırındaki diğer maddelerden daha az yoğundur.

Ko ve ekibi, tepkimenin çekirdekteki silikon, sülfür ve oksijen gibi diğer hafif elementleri nasıl etkileyeceğini ve bu değişikliklerin derin mantonun mineralojisi üzerinde nasıl izler bırakacağını araştırmaya devam edecek.