دراسة تكتشف "ثروة لا تقدر بثمن من الماس" ربما تكون مختبئة بالقرب من نواة الأرض
يقول العلماء في جامعة ولاية أريزونا إن الحرارة والضغط على حدود الوشاح الأساسي للكوكب يمكن أن يخلقا ثروة مذهلة من الألماس تحت السطح.
وكشفت دراسة جديدة أن طبقة من الماس قد تكون موجودة بالقرب من نواة الأرض.
وفي قلب الأرض، تسقط القشرة المحيطية التي تقع على قمة الصفائح التكتونية في الداخل في عملية تسمى الاندساس. وتحتوي هذه القشرة على معادن مائية تجعلها أحيانا تصل إلى حدود النواة والعباءة (الوشاح).
ونواة الأرض هي أكبر مخزون للكربون على الأرض - ما يقارب 90% مدفون هناك. وأظهر العلماء أن القشرة المحيطية التي تجلس على قمة الصفائح التكتونية وتسقط في الداخل، من خلال الاندساس، تحتوي على معادن مائية ويمكن أن تنزل أحيانا على طول الطريق إلى حدود الوشاح الأساسي.
وتكون درجة الحرارة عند حدود الوشاح الأساسي ضعف درجة حرارة الحمم البركانية على الأقل، وهي مرتفعة بدرجة كافية بحيث يمكن إطلاق الماء من المعادن المائية. لذلك، يمكن أن يحدث تفاعل كيميائي مشابه لصدأ الفولاذ عند حدود غلاف الأرض.
وأجرى بيونغكوان كو، الحاصل على درجة الدكتوراه من جامعة ولاية أريزونا مؤخرا، وزملاؤه، تجارب في مصدر الفوتون المتقدم في مختبر أرغون الوطني، حيث قاموا بضغط سبائك الحديد والكربون والماء معا إلى غاية بلوغ الضغط ودرجة الحرارة المتوقعة، عند حدود الأرض الأساسية، ما أدى إلى ذوبان سبائك الحديد والكربون.
ووجد الباحثون أن الماء والمعادن يتفاعلان ويصنعان أكاسيد الحديد وهيدروكسيدات الحديد، تماما كما يحدث مع الصدأ على سطح الأرض.
ومع ذلك، فقد وجدوا أنه بالنسبة لظروف حدود النواة والوشاح، يخرج الكربون من سبائك الحديد والفلزات السائلة ويشكل الماس.
Diamonds and rust at the #Earth's #core-mantleboundary @theAGUhttps://t.co/ujmFmPKsOIhttps://t.co/rqdGHCBfo7
— Phys.org (@physorg_com) August 31, 2022
وقال دان شيم، الأستاذ في جامعة ولاية أريزونا لاستكشاف الأرض والفضاء: "تصل درجة الحرارة عند الحدود بين وشاح السيليكات والنواة المعدنية على عمق 3000 كم إلى ما يقارب 7000 درجة فهرنهايت، وهي نسبة عالية بما يكفي لتفقد معظم المعادن الماء (H2O)، التي تم التقاطها في هياكل المقياس الذري. وفي الواقع، درجة الحرارة مرتفعة بما يكفي لذوبان بعض المعادن في مثل هذه الظروف".
ونظرا لأن الكربون عنصر محب للحديد، فمن المتوقع وجود كمية كبيرة من الكربون في النواة، بينما يُعتقد أن الوشاح يحتوي على نسبة منخفضة نسبيا من الكربون. ومع ذلك، فقد وجد العلماء أن الكربون موجود في الوشاح أكثر بكثير مما كان متوقعا.
وأوضح شيم: "في ظل الضغوط المتوقعة لحدود الأرض الأساسية، يبدو أن خلائط الهيدروجين مع سائل معدني من الحديد يقلل من قابلية ذوبان العناصر الخفيفة الأخرى في النواة. لذلك، تتناقص قابلية ذوبان الكربون، الذي يحتمل وجوده في نواة الأرض، محليا حيث يدخل الهيدروجين إلى النواة من الوشاح (من خلال الجفاف). والشكل الثابت للكربون في ظروف الضغط ودرجة الحرارة لحدود الأرض الأساسية هو الماس. لذا فإن الكربون السائل المتسرب من النواة الخارجية يصبح ماسيا عندما يدخل في الوشاح".
وكشف كو "الكربون عنصر أساسي للحياة ويلعب دورا مهما في العديد من العمليات الجيولوجية. الاكتشاف الجديد لآلية نقل الكربون من اللب إلى الوشاح سيلقي الضوء على فهم دورة الكربون في باطن الأرض العميق. وهذا أكثر إثارة نظرا لأن تشكيل الماس عند حدود النواة والوشاح ربما كان مستمرا منذ مليارات السنين منذ بدء الاندساس على هذا الكوكب".
وتُظهر الدراسة الجديدة التي أجراها كو أن الكربون المتسرب من النواة إلى الوشاح من خلال عملية تكوين الماس هذه قد يوفر ما يكفي من الكربون لشرح كميات الكربون المرتفعة في الوشاح.
المصدر: phys.org
