Wpływ niklu na jądra planet

0

Jaka jest przyczyna nieidentycznych jąder planet skalistych, próbują odpowiedzieć eksperymenty laboratoryjne nad wysokim ciśnieniem i temperaturą wczesnego Układu Słonecznego.

Przy badaniu tematyki początków Wszechświata nieodłącznym elementem staje się badanie planet oraz ich budowy. Nie każda planeta skalista ma identyczne jądro, a na pytanie, jaka jest tego przyczyna, starają się odpowiedzieć eksperymenty laboratoryjne modelujące ekstremalnie wysokie ciśnienie oraz temperaturę wczesnego stadium Układu Słonecznego.

Praca Stephen’a Elardo oraz Anat’a Shahara z Geofizycznego Laboratorum w Carnegie Institution of Washington sugeruje, że interakcja ciepła wraz z niklem i żelazem różni się przy narodzinach każdej planety z osobna.

Rezultatem takiego procesu jest posiadanie przez atom żelaza różnej liczby neutronów. Podczas, gdy każdy atom posiada określoną liczbę protonów (żelazo ma ich 26), to liczba neutronów może być różna. Atomy z różną ilością neutronów są nazywane izotopami.

Podczas początkowego procesu formowania się jąder planet, cięższe elementy materii kierowały się do środka kształtującej się masy.  Gdy żelazo dotarło do określonego miejsca – środka danego ciała – wkraczało w interakcję z innym elementem, niklem. Nikiel w pewnych warunkach redukuje liczbę swoich izotopów, co w rezultacie daje „lżejsze” formy danego atomu w ogóle materii. 
Naukowcom udało się ustalić stopień występowania danego procesu – zależny od temperatur wcześnie uformowanego rdzenia – mogący wyjaśnić izotopową różnicę obserwowaną pomiędzy ostygłą lawą z wnętrza Ziemi a próbkami skał Księżyca, Marsa oraz Vesty.

Rozpoczynając eksperymenty laboratoryjne naśladujące warunki podobne do tych w jądrze danej planety, naukowcy odnaleźli warunek znaczenia niklu w połączeniu z panującym ciepłem na determinowanie zjawisko separowania bądź frakcjonowania się atomów żelaza względem ich izotopów. Cięższe izotopy miały tendencje do ostawania się w jądrze planety, natomiast lżejsze do przenoszenia się ku skalistemu płaszczowi. Rezultaty opublikowane w „Nature Geoscience” wskazują na to, że gdy Księżyc, Mars i Vesta były formowane, nikiel wpadał w żywiołową interakcję z żelazem. Rezultatem tego były duże koncentracje lżejszych izotopów rezydujące w płaszczach wyżej wymienionych ciał.

W przypadku Ziemi, uformowanej przy czynniku nieco wyższych temperatur, efekt braku obecności niklu znacząco obniżył frakcyjność danych izotopów. Rezultaty badań wyjaśniają, dlaczego jądro Ziemi ma więcej wspólnego z próbkami prymitywnych meteorytów niż z własnym satelitą bądź najbliższymi sąsiadami.

Share.

Comments are closed.