Kıtalar, Dünya’yı güneş sisteminin gezegenleri arasında yaşam için benzersiz bir şekilde yaşanabilir kılan şeyin bir parçasıdır, ancak şaşırtıcı bir şekilde, gezegenin kabuğunun bu devasa parçalarını ve bunların özel özelliklerini ortaya çıkaran şey hakkında çok az şey anlaşılmaktadır.
ABD Ulusal Bilim Vakfıtarih-desteklenen araştırma Cornell Üniversitesi’nden Megan Holycross ve Ulusal Doğa Tarihi Müzesi’nden Elizabeth Cottrell tarafından hazırlanan araştırmalar, kıta kabuğunun neden okyanus kabuğuna kıyasla neden daha az demir içerdiği ve daha fazla oksitlendiğine dair popüler bir hipotezi test ederek ve nihayetinde ortadan kaldırarak Dünya’nın kabuğuna ilişkin anlayışı derinleştiriyor. Kıtasal kabuğun demir bakımından fakir bileşimi, Dünya yüzeyinin büyük bölümlerinin deniz seviyesinin üzerinde kuru kara olarak kalmasının ve bugün karasal yaşamı mümkün kılmasının ana nedenidir.
yayınlanan çalışma, Bilim2018’de önerilen popüler bir açıklama olarak, Dünya’nın kıtasal kabuğuna özgü demiri tükenmiş, oksitlenmiş kimyanın muhtemelen mineral garnetin kristalleşmesinden gelmediğini göstermek için laboratuvar deneylerini kullanıyor.
Yeni kıtasal kabuğun yapı taşları, bir okyanus levhasının bir kıta levhasının altına daldığı dalma bölgelerinde bulunan kıtasal ark volkanları olarak bilinen Dünya’nın derinliklerinden çıkar. Kıtasal kabuğun demiri tükenmiş ve oksitlenmiş halinin granat açıklamasında, bu kıtasal ark volkanlarının altındaki magmalarda granat kristalleşmesi oksitlenmemiş demiri (bilim adamları arasında bilindiği gibi indirgenmiş veya demirli) karasal plakalardan uzaklaştırır. erimiş demir magması, onu daha fazla oksitlenmiş halde bırakır.
13 deneyde Cottrell ve Holycross, yer kabuğunun derinliklerindeki magma odalarının içindeki koşulları simüle etmek için tasarlanmış basınç ve sıcaklıklar altında piston silindirli presin içindeki erimiş kayadan granat örnekleri üretti. Deneylerde kullanılan basınçlar 1,5 ila 3 gigapaskal arasında değişiyordu – bu, kabaca 15.000 ila 30.000 Dünya atmosferi basınç veya bir kutu sodanın içindekinden 8.000 kat daha fazla basınç anlamına geliyor. Sıcaklıklar, kayaları eritecek kadar sıcak olan 950 ila 1.230 santigrat derece arasında değişiyordu.
Daha sonra ekip, dünyanın dört bir yanındaki araştırmacılardan lal taşları topladı. En önemlisi, bu lal taşı grubu zaten analiz edilmişti, böylece oksitlenmiş ve oksitlenmemiş demir konsantrasyonları biliniyordu.
Son olarak, çalışma yazarları, deneylerinden ve koleksiyonlardan toplanan malzemeleri, ABD Enerji Bakanlığı’nın Illinois’deki Argonne Ulusal Laboratuvarı’ndaki Gelişmiş Foton Kaynağına götürdüler. Orada ekip, bilim insanlarına X-ışınlarını nasıl emdiklerine bağlı olarak malzemelerin yapısı ve bileşimi hakkında bilgi verebilen bir teknik olan X-ışını absorpsiyon spektroskopisini yürütmek için yüksek enerjili X-ışını ışınları kullandı. Bu durumda, araştırmacılar oksitlenmiş ve oksitlenmemiş demir konsantrasyonlarını araştırıyorlardı.
Bilinen oksitlenmiş ve oksitlenmemiş demir oranlarına sahip numuneler, ekibin X-ışını soğurma spektroskopisi ölçümlerini kontrol etme ve kalibre etme yolu sağladı ve deneylerinden elde ettikleri malzemelerle karşılaştırmayı kolaylaştırdı.
Bu testlerin sonuçları, granatların, Dünya’nın kıtasal kabuğunun yapı taşları olan magmalarda bulunan demir tükenmesi ve oksidasyon seviyelerini hesaba katmak için kaya örneklerinden yeterince oksitlenmemiş demir içermediğini ortaya çıkardı. Şimdi önde gelen teori, oksitlenmiş sülfürün demiri oksitliyor olabileceğidir.