کشف نخستین کانی که مستقیم از گوشته زمین آمده است

پژوهشگران برای اولین بار یک ماده معدنی کمیاب را کشف کرده‌اند که به طور مستقیم از گوشته پایینی زمین آمده است و می‌گویند این اولین باری است که کانی‌های گوشته پایینی زمین در طبیعت مشاهده می‌شوند.

کد خبر: ۵۴۷۷۷۰

تاریخ: ۰۸ آذر ۱۴۰۱ - ۱۲:۲۷

به گزارش ایران اکونومیست و به نقل از آی‌ای، پژوهشگران در مطالعه جدیدی که در مجله "ساینس"(Science) منتشر شده است، ادعا کرده‌اند که یک ماده معدنی کمیاب را کشف کرده‌اند که به طور مستقیم از گوشته پایینی زمین(مزوسفر) که منطقه‌ای بین هسته و پوسته زمین است، آمده است.

این یافته غافلگیرکننده است، زیرا هیچ کس یافتن چنین ماده معدنی پرفشاری را روی سطح زمین انتظار ندارد و تاکنون کسی چنین ماده‌ای را بازیابی نکرده است.

با این حال، این کانی جدید به نام "دیومائویت"(davemaoite) به لطف این که درون یک الماس محبوس شده توانسته است سفری غیرممکن را از حداقل ۴۱۲ متری درون گوشته پایینی زمین به سطح انجام دهد.

این کشف گامی رو به جلو در تلاش دانشمندان برای مدل‌سازی تکامل گوشته زمین با جزئیات بیشتر است.

دریافتن نحوه حرکت گرما در اعماق زمین با توانایی رادیواکتیو دیومائویت

دیومائویت پنج تا هفت درصد از مواد گوشته پایینی زمین را تشکیل می‌دهد و یکی از سه کانی مهم آن است که عمدتاً از پروسکایت کلسیم سیلیکات(CaSiO۳) که احتمالاً مهم‌ترین فاز(از نظر ژئوشیمیایی) گوشته پایینی زمین است، تشکیل شده است.

دیومائویت به طور قابل توجهی می‌تواند میزبان اورانیوم و توریم باشد که ایزوتوپ‌های رادیواکتیوی هستند که از طریق واپاشی رادیواکتیو(فروپاشی هسته‌ای) گرما تولید می‌کنند و کمک زیادی به گرمایش در این منطقه می‌کنند که به این ماده نقش عمده‌ای در چگونگی جریان گرما در اعماق سطح زمین می‌دهد.

یکی از دلایل این امر به دلیل توانایی منحصر به فرد دیومائویت در حذف ایزوتوپ‌های رادیواکتیو اورانیوم، توریم و پتاسیم است.

این ایزوتوپ‌ها گرمای زیادی را در بخش پایینی گوشته زمین تولید می‌کنند و دیومائویت را به یک بازیگر ضروری در مدیریت نحوه حرکت گرما در اعماق زمین تبدیل می‌کنند. این ماده به نوبه خود به کنترل چگونگی انتقال گرما از گوشته به پوسته برای نیرو بخشیدن به فرآیندهایی مانند تکتونیک صفحه(زمین‌ساخت صفحه‌ای) کمک می‌کند.

واپاشی هسته‌ای(فروپاشی هسته‌ای) به مجموعه فرآیندهای مختلفی گفته می‌شود که در هسته اتم‌های ناپایدار پرتوزا رخ می‌دهد و پرتوهایی تولید می‌کنند که به آن‌ها پرتوهای رادیواکتیو می‌گویند. در اثر واپاشی هسته‌ای پس از یک زمان تصادفی، هسته‌های بزرگ به هسته‌های کوچک‌تر و معمولاً پایدارتر تجزیه می‌شوند و ماده اولیه به تدریج از بین می‌رود. البته جرم مواد جدید تنها به میزان اندکی کمتر از ماده اولیه خواهد بود و انرژی آزاد می‌شود. گاهی این انرژی را می‌توان به صورت نیروی هسته‌ای مهار کرد یا می‌تواند به‌ وسیله آلودگی پرتوزایی در زیست‌بوم رها شود که بسیار مخاطره آمیز خواهد بود.

تاکنون هیچ‌گاه پروسکایت CaSiO۳ در طبیعت مشاهده نشده بود، زیرا معمولاً وقتی از محیط پرفشار اطراف جدا می‌شود، متلاشی می‌شود.

کمک گرفتن از قدرت الماس

این کانی‌های پروسکایت کلسیم سیلیکات به صورت لکه‌های ریز سیاه رنگ در یک الماس کشف شده‌اند که چند دهه پیش از معدن اوراپا که بزرگترین معدن الماس در جهان از نظر مساحت در بوتسوانا واقع در جنوب آفریقا است، به دست آمده است.

گروهی از زمین شناسان آمریکایی به تازگی این الماس را تحت اختیار گرفته‌اند، چرا که به دلیل نقایص آن برای جواهرسازان ارزش کمی دارد و پژوهشگران را قادر می‌سازد تا نگاه دقیق‌تری به آن داشته باشند.

اولیور شاونر از دانشگاه از نوادا لاس وگاس(UNLV)و یکی از سرپرست‌های این مطالعه گفت: برای جواهرسازان و خریداران، اندازه، رنگ و شفافیت یک الماس همگی مهم هستند و این لکه‌های سیاهی که جواهرسازان را آزار می‌دهند، برای ما یک هدیه است.

وی در مورد سفر بی‌سابقه دیومائویت نیز گفت: این قدرت الماس است که اجزای این کانی را در فشار بالا نگه داشته است.

شناسایی CaSiO۳ با سنکروترون

شاونر و همکارانش از جمله شیچون هوانگ ژئوشیمی‌دان دانشگاه نوادا لاس وگاس، این الماس را با استفاده از روش اعمال اشعه ایکس تخصصی به نام سنکروترون(synchrotron) سنجیدند. این کار به آنها امکان داد تا ساختار داخلی درون الماس را با دقت بیشتری تجزیه و تحلیل کنند.

آنها در نهایت یک ماده بلوری جدید را کشف کردند که آن را "دیومائویت" نامیدند، نامی که برای قدردانی از ژئوفیزیکدان تجربی هو کوانگ "دیو" مائو انتخاب شد که بسیاری از روش‌هایی را که امروزه شاونر و همکارانش از آنها استفاده می‌کنند، توسعه داده است.

دیومائویت اکنون به عنوان یک کانی طبیعی کاملاً جدید توسط کمیسیون مواد معدنی جدید، نام‌گذاری و طبقه‌بندی انجمن بین‌المللی کانی‌شناسی تأیید شده است.

دیومائویت می‌تواند توسط شهاب‌سنگ‌ها به زمین آمده باشد

کشف دیومائویت توسط شاونر یکی از دو روشی را نشان می‌دهد که مواد معدنی با فشار بالا در طبیعت می‌توانند کشف شوند: از داخل شهاب سنگ‌ها یا سفر از ۵۶۰ تا ۴۱۰ مایلی زیر سطح زمین.

شاونر قبلاً یک ماده معدنی موسوم به "بریجمانیت"(bridgmanite) را که از درون شهاب‌سنگ‌ها به زمین آمده در سال ۲۰۱۴ کشف کرده است.

وی خوش بین است که به زودی اکتشافات معدنی بیشتری انجام شود و پژوهشگران را قادر سازد تا تکامل گوشته زمین را با دقت بیشتری توصیف کنند.