Studiuesit në Laboratorin Kombëtar të Përshpejtuesit SLAC të Departamentit të Energjisë kanë zbuluar detaje të reja në lidhje me kufirin bërthamë-manteli të Tokës dhe rajone të ngjashme që gjenden në ekzoplanetë.
Ekipi, i udhëhequr nga Guillaume Morard, një shkencëtar në Universitetin e Grenoble dhe Universitetit të Sorbonës në Francë, përdori lazerin me rreze X të Burimit Koherent të Dritës (LCLS) të SLAC për të hetuar sjelljen e shkëmbinjve të shkrirë në kushte ekstreme. Rezultatet u publikuan në Nature Communications.
“Ky studim shënon një përparim të rëndësishëm në të kuptuarit tonë të brendësisë së thellë të Tokës,” tha bashkëpunëtorja dhe shkencëtarja e lartë e SLAC Arianna Gleason. “Gjetjet nënvizojnë potencialin e teknikave të avancuara të rrezeve X për të zbuluar sekretet e fshehura të planetit tonë dhe më gjerë.”
Rreth 1,800 milje nën sipërfaqen e Tokës shtrihet një rajon i rrëmbyer i magmës i vendosur midis mantelit të ngurtë me bazë silikati dhe bërthamës së shkrirë të pasur me hekur: kufiri bërthamë-mantel. Është një mbetje e kohëve të lashta, rreth 4.3 deri në 4.5 miliardë vjet më parë, kur i gjithë planeti ishte shkrirë. Megjithëse presionet dhe temperaturat ekstreme të rajonit e bëjnë të vështirë studimin, ai përmban të dhëna rreth historisë së origjinës së Tokës dhe njohuri mbi proceset e brendshme të planetit.
Për të kapërcyer këtë sfidë, studiuesit përdorën teknika të avancuara të rrezeve X për të rikrijuar kushtet që priten në mantelin e mesëm dhe të poshtëm të ekzoplaneteve dy deri në tre herë më të mëdhenj se Toka. Duke përdorur rreze X të forta me nivele më të larta energjie se sa ishte e mundur më parë, studiuesit mund të shihnin se si ishin rregulluar atomet në shkëmbin e shkrirë. Ekipi përdori gjithashtu simulime kompjuterike për të krahasuar me të dhënat eksperimentale, duke ofruar një pamje gjithëpërfshirëse të vetive të silikateve të shkrirë.
Një rezultat befasues ishte në lidhje me rolin e hekurit në shkëmbin e shkrirë. Pavarësisht pritshmërive, ndryshimi i përmbajtjes së hekurit nuk e ndryshoi ndjeshëm dendësinë e shkëmbit. Ky zbulim është veçanërisht i rëndësishëm për të kuptuarit tonë të formimit të Tokës, ku sipërfaqja dikur ishte shkëmb i shkrirë dhe ndryshimi i densitetit midis materialeve kristalore dhe të shkrirë ndikoi ndjeshëm në zhvillimin e planetit.
Studimi sugjeron gjithashtu se kjo përgjigje atomike ndaj ngjeshjes mund të ndryshojë vetitë e shkrirjeve në presionet që pritet të gjenden në oqeanet e magmës të super-Tokës, ekzoplanete me masa gati tre herë më të mëdha se ajo e Tokës. Kjo mund të ndikojë potencialisht në zhvillimin e tyre të hershëm ndryshe nga planetët më të vegjël shkëmborë, si Toka dhe Venusi në sistemin tonë diellor
Hulumtimi nxjerr në pah rëndësinë e mjeteve të avancuara eksperimentale për studimin e kushteve të presionit të lartë dhe temperaturës së lartë. Ekipi shpreson se gjetjet e tyre do të çojnë në zhvillimin e mëtejshëm të këtyre mjeteve, duke hapur rrugë të reja kërkimore në Tokë dhe në shkencat planetare.
“Tani që ne e dimë se mund të marrim këtë cilësi të të dhënave dhe të arrijmë këto kushte, ne duam të shtyjmë më tej në regjimet ekzoplanetësh,” tha Gleason. “Aftësia për të gjeneruar presione ekuivalente me trefishin e kushteve të mantelit të Tokës është emocionuese. Ajo zgjeron të kuptuarit tonë për vetitë e silikatit në kushte ekstreme, gjë që është thelbësore për studimet e Tokës dhe të ekzoplaneteve.”
Më shumë informacion: Guillaume Morard et al, Evolucioni strukturor i silikateve të lëngëta nën kushte në ambientet e brendshme të Super-Tokës, Nature Communications (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-51796-7
