Bilim insanları, Dünya’nın merkezinde yer alan katı iç çekirdekte hem katı hem de sıvı gibi davranan olağanüstü bir madde hâlinin varlığını deneysel olarak doğruladı. Yüksek hızlı mermilerle gerçekleştirilen laboratuvar deneyleri, çekirdekte bulunan demir–karbon alaşımının “süperiyonik” olarak tanımlanan özel bir durumda olduğunu ortaya koydu. Bu keşif, gezegenimizin derinliklerine dair uzun süredir kabul edilen bilgileri sorgulatıyor.
YERLEŞİK ÇEKİRDEK MODELİ SORGULANIYOR
1930’lu yıllardan bu yana Dünya’nın iç yapısı, sıvı dış çekirdek ve yoğun basınç altında katı kalan iç çekirdek modeliyle açıklanıyordu. Ancak yıllar boyunca elde edilen sismik veriler, bu modelin bazı yönlerden yetersiz olabileceğine işaret etti. Özellikle iç çekirdeğin fiziksel davranışları, klasik “tam katı” tanımına tam olarak uymuyordu.
SİSMİK VERİLERİN İŞARET ETTİĞİ TUTARSIZLIK
Dünya’nın iç yapısına dair bilgiler büyük ölçüde sismik gözlemlere dayanıyor. Depremler sırasında yayılan akustik dalgaların farklı katmanlardan geçiş hızları ve yansımaları, gezegenin iç mimarisini anlamayı sağlıyor. Ancak iç çekirdekte ölçülen kesme dalgalarının beklenenden düşük hızda ilerlemesi, bu bölgenin klasik anlamda katı olmayabileceği ihtimalini güçlendiriyordu.
LABORATUVARDA DÜNYA’NIN ÇEKİRDEĞİ YENİDEN OLUŞTURULDU
Prof. Youjun Zhang ve Dr. Yuqian Huang liderliğindeki araştırma ekibi, Sichuan Üniversitesi’nde yürüttükleri çalışmada Dünya’nın iç çekirdeğinde hüküm süren aşırı basınç ve sıcaklık koşullarını laboratuvar ortamında başarıyla taklit etti. Yüksek hızlı mermi deneyleriyle demir-karbon alaşımının atomik yapısı incelendi ve maddenin, iyonların sıvı gibi hareket ederken kristal bir yapı içinde kalabildiği süperiyonik bir hâlde bulunduğu belirlendi.
GEZEGENİN MANYETİK ALANI İÇİN YENİ İPUÇLARI
Araştırmacılara göre bu keşif, yalnızca Dünya’nın iç yapısına dair bilgileri değil, aynı zamanda gezegenin manyetik alanının nasıl oluştuğuna ve ısıyı nasıl ilettiğine dair mevcut teorileri de yeniden ele almayı gerektiriyor. Süperiyonik madde hâlinin, çekirdekteki enerji ve madde transferinde kritik bir rol oynayabileceği değerlendiriliyor.
Araştırma ekibi iki aşamalı hafif gaz silahları kullanarak demir-karbon alaşımından oluşan küçük projektilleri saniyede 7 kilometre hızla fırlattı. Bu projektiller yüksek sıkıştırılabilir lityum florür hedefe çarptırıldı. Çarpışma sonucu oluşan ters şok, örneği 140 gigapaskal basınca ve yaklaşık 2.600 Kelvin sıcaklığa ulaştırdı. Söz konusu değerler Dünya’nın iç çekirdeğindeki aşırı koşullardan daha düşük olsa da, çekirdeğin temel fiziksel özelliklerini taklit etmek için yeterli kabul ediliyor.
Deney sonuçları Dünya’nın iç çekirdeğinin bilinen katı madde davranışından farklı olduğunu gösterdi. “Süperiyonik” olarak adlandırılan bu yeni durumda, demir atomları sabit bir kafes yapısı oluştururken, karbon atomları bu yapı içinde sıvı gibi hareket ediyor.
Prof. Zhang yeni bulgularla ilgili olarak şu açıklamada bulundu:
“Bu durumda karbon atomları yüksek hareket kabiliyetine sahip olup, kristal demir çerçevesi içinde dans eden çocuklar gibi yayılırken, demirin kendisi katı ve düzenli kalıyor. ‘Süperiyonik faz’ olarak adlandırılan durum, alaşımın sertliğini önemli ölçüde azaltıyor.”
Keşif aynı zamanda iç çekirdekteki uzun süredir açıklanamayan sismik anomalileri açıklığa kavuşturuyor ve Dünya’nın manyetik alanının nasıl sürdürüldüğüne dair yeni ipuçları sunuyor. Dr. Huang, “İç çekirdekteki atomik yayılma, ısı ve bileşimsel konveksiyonun yanı sıra, Dünya’nın manyetik motorunu güçlendirmeye yardımcı olabilir,” dedi.
