Dünyamızın erken dönemleri adeta bir metal albüm kapağını andırıyordu: küresel lav okyanusuyla kaplı, erimiş bir top, zehirli gazlar püskürtüyor ve Güneş Sistemi'nin kaotik doğumunun ardından geriye kalan alevli uzay taşlarıyla bombardımana tutuluyordu.
Ancak 4.5 milyar yıllık hareketli kozmo-jeolojik zamanın ardından gezegenimiz biraz sakinleşti ve insanlar, lemurlar ve diğer canlıların ortaya çıkmasına izin verdi.
Bu cehennemvari antik gerçekliğin bir yansıması, belki de insan gözlerinin bir daha asla görmeyeceği şekilde hala mevcut: gezegenimizin çekirdeği, Güneş'in yüzeyi kadar sıcak bir şekilde parlıyor.
Ancak çekirdek, doğumunun uzaydan gelen bileşenleri de dahil olmak üzere, evrenin ömrünün yaklaşık üçte biri boyunca hapsedilmiş kimyasal habercilerini katmanlarından sürekli olarak yukarı gönderiyor.
Bu, Güneş'i oluşturan devasa gaz ve toz bulutundan çekilen ve çekirdekten sızmaya devam ederek manto ve kabukta suya dönüşen hidrojen de dahil. Bu, sıradan bir su değil, mineraller içinde hapsolmuş bir su.
Bu bağlamda, Çin Bilim ve Teknoloji Üniversitesi'nden bir jeobilimci ekibi, bilim dünyasında uzun süredir popüler olan eski bir sorunun yanıtını belirlemek istedi: Derin mantodaki kimyasal farklılıklar, gezegenimizin bir magma topundan kristalleşmesinin kalıntıları mı, yoksa çekirdek ve mantonun zamandan beri kimyasal alışveriş yaptığının kanıtı mı?
Science Advances'da yayınlanan bir çalışmada araştırmacılar, molekül ve atomların kuantum hareketini incelemek için makine öğrenmesi destekli "yol-integral simülasyonları" kullandılar.
Bu yöntem, özellikle hafifliği nedeniyle kuantum mekaniğinin garip özelliklerine sahip olan hidrojenin iç Dünya'daki taşınmasını analiz etmelerine olanak sağladı.
Böylece, daha ağır bir hidrojen izotopu olan döteryumun normal hidrojene oranını ölçen döteryum/hidrojen oranını kontrol ederek, hafif hidrojenin yüzeydeki erimiş püskürmelerle yukarı sızıp sızmadığını incelediler.
Ancak kristalleşme modeli, mineral-eriyik ayrışmasının oldukça zayıf olduğunu gösterdi ve bu da antik mantoda daha homojen bir D/H dağılımı yaratırdı.
Araştırmacılar, "Bu sonuçlar toplu olarak, basınç, sıcaklık ve model varsayımlarındaki büyük değişimlere rağmen, magma okyanusu kristalleşmesinin ilkel bir mantoyu neredeyse homojen bir hidrojen izotop bileşimiyle ürettiğini gösteriyor" şeklinde bulgularını açıkladı.
Buldukları en önemli faktörün, magma okyanusunun başlangıçtaki hidrojen izotop bileşimi olduğunu belirttiler. İlk su içeriği (iki okyanus kütlesine kadar tahmin edilen) gibi diğer değişkenlerin sonuç üzerinde çok az etkisi oldu.
Bunun nedeni kelimenin tam anlamıyla kaos. Çünkü koşullar, döteryum ve hidrojenin Dünya'nın katmanları arasında düzgün bir şekilde ayrışması için çok şiddetli ve enerjikti.
Bunu, sakin bir tren yolculuğunda yapboz yapmakla, bir Blue Angels Super Hornet ile stratosferde sarmal çizerek ilerlemek arasındaki zorluk farkına benzetebiliriz.
Okyanus adası bazaltları (OIB'ler), çekirdek ve manto arasındaki sınırın yakınından kaynaklanan yukarı akıntılarla oluştuğu için Dünya'nın çekirdeğinin sızdırdığına dair kanıtlar sunuyor.
Bu lavlar, Kanada'nın Nunavut bölgesindeki Baffin Adası ve İzlanda gibi yerlerde püskürüyor.
Ayrıca, Güneş Sistemi'mizi yaratan Güneş bulutsusundan biriken hafif hidrojenin de burada göründüğü anlaşılıyor; bu da bildiğimiz her şeyden önce var olan jeokimyasal bir zaman kapsülü niteliğinde.
Bu hidrojen çekirdekten yukarı doğru kaçtıkça, mantoyu zenginleştiriyor ve D/H oranını düşürüyor.
Helyum izotop oranları da başka bir ipucu sunuyor. Helyum-3, Büyük Patlama sayesinde büyük ölçüde Güneş bulutsusundan gelen daha hafif, ilkel bir izotopken, daha ağır olan helyum-4 Dünya'nın üst katmanlarındaki radyoaktif bozunma ile üretiliyor.
Sonuç olarak, OIB'lerde daha yüksek helyum-3 / helyum-4 oranı, bunun da Dünya'nın çekirdeğinden kaçtığına dair ek kanıtlar sunuyor.
Tungsten, daha da önemli bir bulmaca parçası sunuyor. Bu ağır metal, Dünya'nın katmanlarının kristalleşme sırasında bir tür gezegensel soğan gibi ayrışmasıyla başlangıçta çekirdeğe kapatılmıştı. Ancak şimdi, eski zamanlardan kalma sürgün bir tungsten izotopu, yükselen püskürmelere tutunarak, çekirdek malzemelerinin Dünya'nın iç organlarından yukarı doğru geri kusulmasını izliyor.
Yani, araştırmacıların bulguları, dünyamızın en derin ve en eski katmanlarından gelen bir kimyasal kokteyli içeriyor: bu hidrojen, helyum ve tungsten oranları sızdıran çekirdeğimizi takip ediyor.
Araştırmacılar, "Bu bulgular, ilkel derin-manto rezervuarları bir zamanlar mevcut olsa bile, mevcut derin alt mantodaki hidrojen izotop imzalarının erken farklılaşmanın basit kalıntılarını temsil etme olasılığının düşük olduğunu gösteriyor" sonucuna vardı.
Bunun yerine, araştırmacılar, "Dünya'nın evrimi boyunca devam eden çekirdek-manto alışverişiyle dinamik modifikasyonu yansıtıyor" sonucuna vardılar.
