Dolar 12,4280
Euro 14,0266
Altın 717,01
BİST 1.776
Adana Adıyaman Afyon Ağrı Aksaray Amasya Ankara Antalya Ardahan Artvin Aydın Balıkesir Bartın Batman Bayburt Bilecik Bingöl Bitlis Bolu Burdur Bursa Çanakkale Çankırı Çorum Denizli Diyarbakır Düzce Edirne Elazığ Erzincan Erzurum Eskişehir Gaziantep Giresun Gümüşhane Hakkari Hatay Iğdır Isparta İstanbul İzmir K.Maraş Karabük Karaman Kars Kastamonu Kayseri Kırıkkale Kırklareli Kırşehir Kilis Kocaeli Konya Kütahya Malatya Manisa Mardin Mersin Muğla Muş Nevşehir Niğde Ordu Osmaniye Rize Sakarya Samsun Siirt Sinop Sivas Şanlıurfa Şırnak Tekirdağ Tokat Trabzon Tunceli Uşak Van Yalova Yozgat Zonguldak
İstanbul 21 °C
Kuvvetli Sağanak

Elmaslar arasında okumak: Bilim adamları derin karbon hikayesini genişletiyor

25.03.2021
155
Elmaslar arasında okumak: Bilim adamları derin karbon hikayesini genişletiyor

Dünyanın mantosunun yüksek sıcaklıkları ve basınçları, karbonatlar olarak bilinen karbonca zengin mineralleri elmasa dönüştürür. Ancak, örnek alınmayan derinliklerde yeraltında daha da derinlere inen karbonatların kaderi hakkında daha az şey biliniyor.

Şimdi, Michigan Eyalet Üniversitesi’nden Susannah Dorfman ve ekibi, bu aşırı koşulları taklit eden laboratuar araçlarıyla bir yanıt buldu.

“Bizim ilgilendiğimiz şey, karbonun ne zaman elmas olmadığıdır?” Dorfman eklendi. Yakın zamanda Nature Communications’da yayınlanan bir makalede, MSU’daki Dorfman’ın Deneysel Mineraloji Laboratuvarı’ndaki bilim adamları, karbonatların Dünya’nın alt mantosunda var olabileceği koşulları yeniden tanımlayarak derin karbon döngüsü ve Dünya’nın evrimi konusundaki anlayışımızı genişletti.

Dünya ve Çevre Bilimleri Bölümü’nde (EES) yardımcı doçent olan Dorfman, “Karbon ve minerallerin Dünya yüzeyinden Dünya’nın mantosunun dibine daldırma yoluyla dolaşımı milyarlarca yıldır gerçekleşiyor” dedi. Doğa Bilimleri Koleji ve makalenin ortak yazarı. “Laboratuvarımız ‘Nasıl göründüğünü tahmin etmek ve kimyasal olarak izlemek için deneyleri nasıl kullanabiliriz? “

Yitim sırasında, yüzey karbonatları – kireçtaşı ve mercan iskeletlerini düşünün – mantonun ısısıyla beslenen tektonik hareketle Dünya’nın kabuğunun altına dalış yapan soğuk kaya kütleleri üzerinde bir yolculuğa çıkarlar. Bazı karbonatlar erir ve volkanlar tarafından atmosfere geri gönderilir. Bazıları daha aşağıya iner ve elmas haline getirilir.

Ancak bazı karbonatlar, onu gezegenin mantosu ile çekirdeği arasındaki sınırın derinliklerinde, yüzeyin neredeyse 1.800 mil aşağısında derinleştiriyor. Dorfman’ın ekibi kaderlerini öğrenmekle ilgileniyordu. Ekibin önceki araştırması, bazı karbonatların çekirdek-manto sınırı gibi sıcak, oksijen bakımından fakir bir ortamda erimekten veya elmasa dönüştürülmekten gerçekten kaçabileceğini gösterdi, ancak şimdiye kadar kimse gerçek bir kayada hangi formu alacaklarını bilmiyordu.

Çalışmada, Dorfman ve beşinci sınıf EES doktora öğrencisi ortak yazar Mingda Lv, manto kayasını sentezlemek ve ilk kez derinlemesine batmış karbonatların kaderini aydınlatmak için oldukça karmaşık deneyler yaptı.

Lv, “Bu proje için, karbonatın alt manto içine daldırıldığında manto silikatlarının çoğunluğu ile nasıl bir arada var olacağını bilmek istedik” dedi. “Deneyleri, bu mineraller üzerindeki basınç ve sıcaklık koşullarını daha yüksek rejimlere genişletmek ve dünyanın çekirdek-manto sınırındaki koşulları simüle etmek için tasarladık.”

Deneyleri, dünyadaki herhangi bir maddenin en yüksek basınç toleransına sahip malzemeden yapılmış bir cihaz gerektiriyordu – elmas.

Dorfman, “Elmas örs hücresi, elinizde tutabileceğiniz bir şey olmasına rağmen, bize herhangi bir laboratuvarda patlama kullanmadan en yüksek basıncı verir,” dedi. “Gezegenlerin merkezinde olup bitenlerle ilgili tüm bildiğimiz bu cihaza bağlı.”

Dorfman ve Lv, elmas örs hücresinin iki elması arasına bir sandviç gibi ince karbonat ve silikat diskleri başarıyla monte ettiler. Daha sonra diskleri bir mineral panini gibi sıktılar ve güçlü lazerler kullanarak 4.500 F’ye kadar yüksek sıcaklıklara ısıttılar.

Sonuç, kimsenin mümkün olmadığını düşündüğü bir şeydi, daha düşük manto koşullarında var olabilecek yüksek basınçlı kalsiyum karbonat kayasının sentezlenmiş bir formu.

Dorfman, “Bu çalışmadan önce ana fikir, kalsiyum karbonatı yeryüzünün derinliklerinde asla bulundurmamanız gerektiğiydi, sadece derinlere inmediği sığ bir ortamda” dedi. “Deneylerimiz, mantonun dibine doğru kimyasal reaksiyonun yön değiştirdiğini ve kare dansındaki partnerler gibi mineralleri değiştirdiğini – magnezyum ve kalsiyum, kalsiyum karbonat ve magnezyum karbonat üreten karbonat ve silikat ortakların yerini aldığını gösteriyor.”

Yeni sentezlenen kayalar yalnızca bir insan saçı boyutundaydı ve kayayı oluşturan tek tek kristaller 1.000 kata kadar daha küçüktü. Elmasları okumak için Dorfman ve Lv’in bulabildikleri en keskin kılıca ve en parlak ışığa ihtiyaçları vardı.

X-ışını ışığını küçük bir noktaya odaklamak ve eserlerini aydınlatmak için Illinois’deki Argonne Ulusal Laboratuvarı’nda son derece güçlü parçacık hızlandırıcı teknolojisi kullandılar. Daha sonra, Paris Toprak Fiziği Enstitüsü ve Michigan Üniversitesi Malzeme Karakterizasyon Merkezi’ndeki işbirlikçilerin yardımıyla, yeni kayayı enine kesitlere ayırmak için iyon ışınları kullandılar.

Son olarak, MSU’nun Gelişmiş Mikroskopi Merkezindeki son teknoloji elektron mikroskobu tekniklerini kullanarak geri kazanılan numunelerinin temel dağılımını başarıyla karakterize ettiler.

Lv, “Bu laboratuvarlar olmasaydı, deneylerimizde neler olduğunu doğrudan gözlemleyemezdik,” dedi. “Bu tesislerle işbirliğimiz, işin en önemli özelliklerinden biridir.”

Dorfman, “Dünyadaki karbonun çoğunun atmosferde olmadığını, iç kısımda olduğunu biliyoruz, ancak tahminimizin ne kadarı ve nerede olduğu çoğunlukla kimyasal reaksiyonların ölçümlerine bağlı,” diye ekledi. “Mingda Lv’in çalışması, kalsiyum karbonatın manto koşullarında kararlı olabileceğini gösteriyor ve dünyadaki karbon döngüsü modellerini oluştururken hesaba katmak için yeni bir mekanizma sağlıyor.”

Daha fazla bilgi: Mingda Lv ve diğerleri, Dünyanın alt mantosundaki soğuk plakalarda karbonat-silikat katyon değişiminin tersine çevrilmesi, Nature Communications (2021). DOI: 10.1038 / s41467-021-21761-9

ZİYARETÇİ YORUMLARI - 0 YORUM

Henüz yorum yapılmamış.