Yeni bir araştırma, Dünya’nın çekirdeğinde gezegenin okyanuslarının 9 ila 45 katı kadar hidrojene karşılık gelen bir rezerv bulunabileceğini ortaya koydu. Bulgular, suyun büyük bölümünün Dünya oluşurken kazanılmış olabileceğine işaret ediyor
CNN International‘ın haberine göre bilim insanları Dünya’nın çekirdeğinde en az dokuz okyanus büyüklüğüne eşdeğer miktarda hidrojen bulunabileceğini hesapladı. Üst sınır ise 45 okyanus hacmine kadar çıkıyor.
Bilim insanları, hidrojenin çekirdeğin toplam ağırlığının yaklaşık yüzde 0,07 ila yüzde 0,36’sını oluşturabileceğini bildirdi. Bulgular Nature Communications dergisinde yayımlandı.
Çalışmanın başyazarı ve Pekin Üniversitesi Yer ve Uzay Bilimleri Okulu öğretim üyesi Dongyang Huang, sonuçların Dünya’nın suyunun büyük bölümünü gezegenin oluşumu sırasında edinmiş olabileceğini gösterdiğini belirtti. Bu değerlendirme, suyun daha sonra kuyruklu yıldız çarpmalarıyla yüzeye taşındığı yönündeki bazı görüşlere alternatif sunuyor.
Huang, Dünya tarihinin ilk bir milyon yılında suyun büyük kısmının çekirdekte depolanmış olabileceğini ifade etti.
Araştırmaya göre su bolluğu bakımından çekirdeği manto ve kabuk izliyor. Yüzey ise en az suya sahip katman olarak öne çıkıyor.
4,6 milyar yıllık oluşum süreci
Yaklaşık 4,6 milyar yıl önce Güneş’in çevresindeki kaya, gaz ve toz bulutlarının çarpışması genç Dünya’yı oluşturdu.
Zamanla bu çarpışmalar çekirdek, manto ve kabuğun şekillenmesini sağladı.
Yüksek basınç altında bulunan yoğun ve sıcak metal çekirdek, büyük ölçüde demir ve nikelden oluşuyor. Bu sıvı metal yapı Dünya’nın manyetik alanını üretiyor.
Rice Üniversitesi’nden Yer Sistemleri Bilimi Profesörü Rajdeep Dasgupta, hidrojenin çekirdek oluşturan metal sıvıya ancak gezegenin ana büyüme evrelerinde mevcut olması halinde girebileceğini belirtti. Dasgupta yeni çalışmada yer almadı.
Hidrojeni ölçmek neden zor?
Bilim insanları uzun süredir çekirdekte ne kadar hidrojen bulunduğunu anlamaya çalışıyor. Ancak çekirdeğe doğrudan erişim mümkün değil ve laboratuvar ortamında bu aşırı basınç koşullarını taklit etmek güçlük yaratıyor.
Hidrojen, en hafif ve en küçük element olduğu için rutin analiz yöntemleriyle ölçülmesi zor bir element olarak biliniyor. Önceki araştırmalar, demir kristallerinin kafes yapısındaki genişlemeyi inceleyen X-ışını kırınım yöntemlerini kullanarak tahminler yaptı.
Bu tahminler milyonda 10 birim ile milyonda 10 bin birim arasında geniş bir aralık gösterdi.
Atomik ölçekte yeni yöntem
Çalışma kapsamında bilim insanları farklı bir teknik kullandı. Bilim insanları, yaklaşık 20 nanometre çapında iğne benzeri örnekler hazırladı ve bu örnekleri kontrollü yüksek voltaj altında inceledi.
Atomlar iyonize edildi ve tek tek sayıldı.
Araştırmacılar, çekirdekteki sıcaklık ve basınç koşullarını taklit eden deneyler gerçekleştirdi. Demir, sıvı metal çekirdeğin temsili olarak kullanıldı.
Demir, elmas örs hücresi adı verilen yüksek basınç cihazında lazerle eritildi. Ardından atom prob tomografisi yöntemiyle hidrojen ve diğer elementler doğrudan gözlemlendi. Bu yöntem atomik ölçekte üç boyutlu görüntüleme ve kimyasal bileşim analizi sağlıyor.
Deneyler, metal soğurken hidrojenin silikon ve oksijenle etkileşime girdiğini ve hidrojen ile silikon oranının yaklaşık bire bir olduğunu ortaya koydu.
Araştırmacılar bu oranları daha önceki silikon tahminleriyle birleştirerek çekirdekteki hidrojen miktarını hesapladı.
Manyetik alan ve yaşanabilirlik bağlantısı
Araştırmacılar, demir nanoyapılarında silikon, oksijen ve hidrojen arasındaki etkileşimin çekirdekten mantoya ısı aktarımı hakkında ipuçları sunduğunu belirtti. Bu süreç Dünya’nın manyetik alanının oluşumunda kritik rol oynuyor. Manyetik alan, gezegenin yaşanabilirliği için temel unsurlar arasında yer alıyor.
Bilim insanları, tahminlerin dolaylı yöntemlere dayandığını ve belirsizlikler içerdiğini vurguladı. Tokyo Üniversitesi’nden Profesör Kei Hirose, çekirdekteki hidrojen oranının yüzde 0,2 ila yüzde 0,6 arasında olabileceğini öne sürdü. Hirose, bu oranın yeni çalışmadaki tahminden daha yüksek olduğunu belirtti.
Bu bağlamda bilim insanları, hidrojenin gezegenin büyüme süreci boyunca taşınmış olabileceğini ifade etti. Uzmanlara göre hidrojenin bir kısmı gaz bulutlarından, bir kısmı ise kuyruklu yıldızlar ve asteroitlerden gelmiş olabilir.
Öte yandan hidrojen, karbon, azot, oksijen, kükürt ve fosfor ile birlikte yaşam için temel elementler arasında yer alıyor. Bilim insanları, yeni bulguların Dünya’nın oluşumu ve yaşamın evrimine ilişkin tartışmalara katkı sağlayacağını belirtiyor.
