Kiini cha Dunia kinaweza kuficha mamilioni ya bahari ya hidrojeni

Ulimwenguni - Shirika la Habari la Ekhbary

Kiini cha Dunia: Bahari Iliyofichwa ya Hidrojeni Inayochochea Michakato ya Kijiolojia

Uchunguzi wa hivi karibuni wa kisayansi unaonyesha kuwa sehemu za ndani kabisa za sayari yetu, kiini chake cha metali, zinaweza kuwa na hifadhi kubwa ya hidrojeni, ambayo haikuthaminiwa hapo awali, sawa na bahari nyingi za uso wa Dunia. Ugunduzi huu, uliofafanuliwa katika utafiti uliochapishwa Februari 10 katika Nature Communications, unapinga mifumo iliyopo ya muundo wa ndani wa Dunia na una athari kubwa katika kuelewa michakato ya kijiolojia ya msingi inayounda ulimwengu wetu, ikiwemo shughuli za volkano na mageuzi ya joto ya muda mrefu ya sayari.

Kwa karne nyingi, kiini cha Dunia kimechukuliwa kuwa hasa aloi ya chuma-nikeli, moyo mzito wa metali uliofunikwa na siri. Hata hivyo, ushahidi mpya wa majaribio unaonyesha kuwa hidrojeni, elementi nyingi zaidi ulimwenguni, inaweza kuchangia hadi asilimia 0.36 ya uzito wa kiini. Hifadhi hii kubwa ya hidrojeni chini ya ardhi, inayojulikana kama "hifadhi za chini ya ardhi," haipo kama maji ya kioevu katika hali mbaya ya kiini chenyewe. Badala yake, umuhimu wake unatokana na uwezo wake wa kuhama kwenda juu. Hidrojeni hii inapotoroka kwenda kwenye vazi lenye oksijeni nyingi lililoko juu, huathiri na kuunda maji, mchakato wenye matokeo makubwa kwa nguvu za sayari.

Mwanajio-dinamiki Motohiko Murakami wa ETH Zurich, mtafiti mkuu wa utafiti huo, anaeleza jukumu muhimu la oksijeni katika mabadiliko haya. "Oksijeni ni mojawapo ya elementi za madini nyingi zaidi katika vazi," anabainisha Murakami, akisisitiza jinsi mwingiliano huu unavyorahisisha uundaji wa maji kutoka kwa hidrojeni inayohama. Maji haya mapya yanaweza kisha kufanya kazi kama kichocheo muhimu, kinachoathiri tabia ya kuyeyuka kwa miamba ya vazi na hivyo kuathiri uzalishaji wa magma na mzunguko na ukali wa milipuko ya volkano juu ya uso.

Jumuiya ya kisayansi imepambana kwa muda mrefu na kukadiria muundo kamili wa kiini cha Dunia kisichoweza kufikiwa. Majaribio ya awali ya kukadiria hifadhi za hidrojeni mara nyingi yalikuwa ya moja kwa moja, yakitegemea uchunguzi wa mabadiliko ya kiasi wakati hidrojeni iliongezwa kwenye chuma chini ya hali ya maabara. Njia hizi zilitoa makadirio mbalimbali sana, zikisisitiza hitaji la mbinu ya moja kwa moja na thabiti zaidi. Murakami na timu yake walishughulikia changamoto hii kwa kuunda upya kwa uangalifu shinikizo na joto kali linalopatikana ndani kabisa ya Dunia.

Mpangilio wao wa majaribio uliobunifu ulihusisha kutengeneza vifaa vya kiini bandia: vipande vidogo vya chuma vilivyofunikwa ndani ya matrisi ya glasi yenye hidrojeni. Sampuli hizi kisha ziliwekwa chini ya nguvu kubwa, zikibanwa kati ya almasi mbili za viwandani kwenye mashine ya kukandamiza yenye nguvu. Wakati huo huo, boriti ya leza iliyoelekezwa ilipitishwa kupitia almasi, ikipasha moto sampuli hadi nyuzi joto 4,826° Selsiasi (8,720° Fahrenheiti) – hali zinazofanana na moto wa kuzimu wa ndani ya Dunia ya mapema. Chini ya joto na shinikizo kali kama hilo, sampuli ziliyeyuka, zikiungana na kuwa matone madogo ya chuma yaliyochanganyikana na silikoni, hidrojeni na oksijeni, zikiiga hali ya asili ambayo kiini cha Dunia kinaaminika kuwa kiliundwa wakati wa awamu yake ya awali ya bahari ya magma.

Baada ya kupoa haraka na kuganda, watafiti walitumia kifaa maalum kuchora ramani ya usambazaji wa elementi ndani ya sampuli. Uchambuzi huu wa kina ulifunua miundo midogo tofauti iliyoganda katikati ya chuma. Muhimu zaidi, silikoni na hidrojeni zilipatikana tu ndani ya miundo hii – na, muhimu zaidi, zilikuwepo kwa kiasi sawa cha atomi. Uwiano huu wa atomi moja kwa moja ulithibitisha kuwa ugunduzi muhimu. Majaribio ya awali, uchunguzi wa kijiolojia na simulizi tayari yalikuwa yamethibitisha kuwa kiini cha Dunia kina asilimia 2 hadi 10 ya silikoni kwa uzito.

Kutumia wingi huu wa silikoni uliothibitishwa na ugunduzi wao mpya wa uwiano wa moja kwa moja, Murakami na wenzake walifanya mahesabu yaliyosasishwa. Makadirio yao yanaonyesha kuwa hidrojeni, iliyo nyepesi zaidi, inachangia takriban asilimia 0.07 hadi 0.36 ya uzito wa kiini cha Dunia. Ili kuweka hili katika mtazamo, Murakami anaonyesha wazi ukubwa wa hifadhi hii: "Hiyo ni bahari tisa hadi 45" za maji, kiasi kikubwa kilichofichwa chini ya miguu yetu. Takwimu hii inaashiria hifadhi ya hidrojeni ambayo inaweza kuzidi maji yote ya kioevu yanayopatikana sasa kwenye uso wa Dunia.

Athari zake zinaenea zaidi ya upimaji tu. Kwa kipindi cha muda mrefu wa kijiolojia, kuna uwezekano mkubwa kwamba sehemu ya hidrojeni hii ya kina imeingia polepole kutoka kwenye kiini hadi kwenye vazi la juu, ambapo hubadilika kuwa maji. Maji haya, kwa upande wake, hupunguza kwa kiasi kikubwa kiwango cha kuyeyuka kwa miamba ya vazi, na kuifanya iwe rahisi zaidi na kukabiliwa na kuyeyuka. Uzalishaji wa magma unaotokana na hili ni injini muhimu ya shughuli za kijiolojia, ikichochea moja kwa moja milipuko ya volkano na harakati za tektoniki zinazounda mabara na sakafu za bahari. Uunganisho huu wa kina kati ya safu ya ndani kabisa ya Dunia na matukio ya uso unasisitiza asili ngumu na yenye nguvu ya sayari yetu.

Utafiti huu hautoi tu tathmini ya moja kwa moja na sahihi zaidi ya uwepo wa hidrojeni katika kiini cha Dunia, lakini pia unatoa mtazamo mpya juu ya mzunguko wa maji ya kina wa sayari na ushawishi wake unaowezekana kwenye michakato ya kijiolojia. Kuelewa hifadhi hizi zilizofichwa ni muhimu kwa kuboresha mifumo yetu ya malezi ya sayari, muundo wa ndani, na mifumo ambayo imedumisha shughuli za kijiolojia katika historia yote ya Dunia, ikiwezekana hata kutoa mwanga juu ya hali muhimu kwa maisha.

Shirika la Habari la Ekhbary