علمی، پژوهشی و فناوری

مونوکسید آهن؛ نیروی پنهانی که سیاره ما را گرم می کند

به گزارش پایگاه خبری علم و فناوری : دانشمندان در آزمایشگاه ملی میدان مغناطیسی بالا از تخصص خود در خصوص خواص الکترونیکی مواد برای مقابله با معمایی در اعماق زمین استفاده می کنند.

یک تیم تحقیقاتی به رهبری دیوید هو، دستیار پژوهشی فارغ التحصیل و استاد فیزیک دانشگاه ایالتی فلوریدا، ولاد دوبروساولیویک، کشف کرده اند که چگونه یک ماده معدنی می تواند به هدایت گرما از هسته زمین به سمت سطح کمک کند.

Dobrosavljevic گفت: "در شرایط شدید، چیزهایی اتفاق می افتد که شما انتظارش را ندارید، و این نمونه ای از شرایط شدید است."

رونمایی از افکت های شرایط شدید
هنگامی که فرد از سطح زمین به سمت پایین از طریق گوشته نیمه جامد به سمت هسته بیرونی مایع حرکت می کند، شرایط شدیدتر می شود. دما تا حدود نیمی از دمای سطح خورشید افزایش می یابد و فشارها به سطوحی 1200 برابر بیشتر از عمیق ترین اعماق اقیانوس ها می رسد.

تحت چنین شرایطی است که تیم تحقیقاتی خواص غیرعادی مونوکسید آهن را کشف کرد، ماده‌ی معدنی که گمان می‌رود در برخی نقاط در امتداد مرز گوشته- هسته فراوان وجود دارد.

هو می‌گوید: «این ویژگی‌ها در مقایسه با سایر مواد معدنی که می‌دانیم در اعماق زمین وجود دارند، برجسته هستند.

با استفاده از داده‌های زمین‌شناسی و مدل‌سازی نظری، محققان دریافتند که در نزدیکی مرز بین گوشته و هسته بیرونی زمین، مونوکسید آهن وارد حالت بحرانی کوانتومی می‌شود، جایی که دارای خواص عایق و رسانا است.

هو گفت: "منطقه گذار بین گوشته و هسته جایی است که این اتفاق می افتد." او توضیح داد: «این می‌تواند راهی برای خروج گرما از هسته و راه خود را از طریق گوشته و به سمت سطح فراهم کند.

پیامدهای انتقال حرارت از طریق مونوکسید آهن
محققان بر این باورند که مونوکسید آهن ممکن است به عنوان نوعی دروازه بان بین هسته و گوشته زمین عمل کند. یک یافته حیاتی زیرا وقتی آن دروازه باز می شود و گرما از آن خارج می شود، می تواند بر زندگی روی سطح تأثیر بگذارد.

Dobrosavljevic گفت: "اگر بتواند به سطح برسد، می تواند باعث حرکات تکتونیکی شود، می تواند باعث آتشفشان ها، زلزله ها شود و همچنین می تواند بر میدان مغناطیسی زمین تأثیر بگذارد."

توده‌های گرمایی از آن مرز گوشته به سمت سطح درست زیر هاوایی می‌آیند. و ما معتقدیم که این ناشی از این مناطق به‌اندازه کوه‌های مونوکسید آهن است که به اندازه کافی هدایت می‌کنند تا اجازه خروج گرما و ایجاد آتشفشان را بدهد.

تیم تحقیقاتی بر این باور است که این یافته‌ها برای درک ویژگی‌های گوشته عمیق زمین و تأثیر آن بر این سیاره بسیار مهم است.

Dobrosavljevic گفت: «در برخی شرایط شدید، شگفتی‌های بسیار بزرگی خواهید داشت، جایی که حتی در دماهای بسیار بالا، می‌توانید اثرات کوانتومی را آشکار کنید. ”

ارتباط فیزیک و علوم سیاره ای
Dobrosavljevic تجزیه و تحلیل مونوکسید آهن را با پسرش Vasilije، فیزیکدان معدنی در موسسه علوم کارنگی که قبلاً دکترای خود را در Caltech دریافت کرده بود، آغاز کرد. Vasilije ارتباط بین خواص فیزیکی در مقیاس اتمی و فرآیندهای ژئوفیزیکی در مقیاس سیاره را مطالعه می کند.

ولاد گفت: "ما متوجه شدیم که همراه با گروه تحقیقاتی از Caltech، مشکلات فیزیکی و مسائلی که در فیزیک حالت جامد در MagLab مطالعه کرده‌ایم را می‌توان برای درک خواص مواد در اعماق زمین به کار برد." "زمین فقط یک سیستم فیزیکی غول پیکر است."

این یافته‌ها اخیراً در Nature Communications منتشر شده و در بخش «اخبار و دیدگاه‌ها» Nature Physics برجسته شده‌اند . اکنون، تیم به سؤالات جدیدی که توسط این مطالعه مطرح شده است روی می‌آورد و تلاش می‌کند تا درک بهتری از ویژگی‌های عجیب و غریب مونوکسید آهن و آنچه ممکن است برای همه ما اینجا در بالای زمین داشته باشد، داشته باشد.

Dobrosavljevic گفت: «ما هنوز چیزهای زیادی در مورد آنچه در داخل زمین می‌گذرد، درست در این اعماق، فشار و دما بین هسته و گوشته نمی‌دانیم.

استفاده از فیزیک پیشرفته برای بررسی آن اعماق، فشارها و دماهای شدید، چه کسی می داند چه شگفتی های دیگری ممکن است در انتظار آنها باشد.