Udfordrende kernetro:Har vi misforstået, hvordan Jordens faste centrum blev dannet?

Det er almindeligt accepteret, at Jordens indre kerne blev dannet for omkring en milliard år siden, da et fast stof, supervarme jernklump begyndte spontant at krystallisere inde i en 4, 200 kilometer bred kugle af flydende metal i planetens centrum.

Et problem:Det er ikke muligt-eller i det mindste, har aldrig været let forklaret - ifølge et nyt papir udgivet i Earth and Planetary Science Letters fra et team af forskere ved Case Western Reserve University.

Forskergruppen bestod af post-doktorand Ludovic Huguet; Jorden, miljø, og planetariske videnskabsprofessorer James Van Orman og Steven Hauck II; og materialevidenskab og ingeniørprofessor Matthew Willard - omtaler denne gåde som "det indre kerne-kernedannelsesparadoks."

Det paradoks lyder sådan her:Forskere har i mere end 80 år vidst, at der eksisterer en krystalliseret indre kerne. Men Case Western Reserve-teamet hævder, at denne bredt accepterede idé ignorerer et kritisk punkt, nemlig:en gang tilføjet, ville foreslå, at den indre kerne ikke burde eksistere.

Den indre kernemodsigelse

Her er hvorfor:Selvom det er velkendt, at et materiale skal være ved eller under frysepunktet for at være fast, det viser sig, at det kræver ekstra energi at lave den første krystal fra en væske. Den ekstra energi - kernebarrieren - er den ingrediens, som modeller af Jordens dybeste indre ikke har inkluderet før nu.

For at overvinde nukleationsbarrieren og begynde at størkne, imidlertid, væsken skal afkøles et godt stykke under frysepunktet - hvad forskerne kalder "superkøling".

Alternativt kan noget andet skal tilføjes til det flydende metal i kernen-i midten af ​​planeten-som væsentligt reducerer mængden af ​​påkrævet superkøling.

Men kernebarrieren for metal - ved det ekstraordinære tryk i jordens centrum - er enorm.

"Alle sammen, os selv inkluderet, syntes at mangle dette store problem-at metaller ikke begynder at krystallisere med det samme, medmindre der er noget, der sænker energibarrieren meget, "Sagde Hauck.

Case Western Reserve-teamet hævder, at de mest åbenlyse løsninger er mistænkelige:

"At den indre kerne på en eller anden måde blev udsat for en massiv underafkøling på omkring 1, 800 grader Fahrenheit (1, 000 Kelvin)-langt ud over mængden af ​​kølende forskere har konkluderet. Hvis jordens centrum havde nået denne temperatur, næsten hele kernen skulle krystallisere hurtigt, men beviserne tyder på, at det ikke er det.

"At der skete noget for at sænke kernebarrieren, tillader krystallisation at ske ved en højere temperatur. Forskere gør dette i laboratoriet ved at tilføje et stykke fast metal til et let underafkølet flydende metal, hvilket får det nu heterogene materiale til hurtigt at størkne. Men det er svært at regne ud på en jordstørrelsesskala, hvordan dette kunne være sket, hvordan et kernedannelsesfremmende fast stof kunne have fundet vej til planetens centrum for at tillade hærdning (og udvidelse) af den indre kerne, Sagde Huguet.

"Så, hvis kernen er en ren (homogen) væske, den indre kerne burde slet ikke eksistere, fordi den ikke kunne have været superkølet i den grad, " sagde Van Orman. "Og hvis det ikke er homogent, hvordan blev det sådan?

"Det er den indre kerne-kernedannelsesparadoks."

Mulige svar

Hvordan dannede den solide indre kerne sig?

I øjeblikket, holdets foretrukne idé ligner den anden løsning ovenfor:at store legemer af massivt metal langsomt faldt fra den stenede kappe og ind i kernen for at sænke kernehindringen.

Men det ville kræve en massiv guldklump-måske på størrelse med en stor by-at være tung nok til at falde gennem kappen og derefter stor nok til at gøre den til kernen uden helt at opløse.

Hvis det er tilfældet, "vi er nødt til at finde ud af, hvordan det faktisk kunne ske, "Sagde Van Orman.

"På den anden side, " han sagde, "er der et eller andet almindeligt træk ved planetkerner, som vi ikke har tænkt på før - noget, der gør det muligt for dem at overvinde den kernedannelsesbarriere?

"Det er på tide, at hele samfundet tænker over dette problem, og hvordan man tester det. Den indre kerne eksisterer, og nu skal vi finde ud af, hvordan det kom derhen."