چرا هسته زمین با دمای 5 هزار درجه ذوب نمی‌شود؟
موبنا – زمین‌شناسان تخمین زده‌اند که هسته کره زمین حرارتی معادل 5427 درجه سانتی‌گراد را تولید می‌کند و بر این اساس می‌توان گفت دمای آن با دمای سطح خورشید برابری می‌کند و البته، هسته زمین همچنان شبیه به یک توپ آهنی در حال جوشیدن است و هرگز ذوب نمی‌شود. اینکه چرا هسته زمین ذوب نمی‌شود و سطح بیرونی کره خاکی را به ماده مذاب تبدیل نمی‌کند هنوز به صورت رمز و راز باقی مانده است و با این وجود هم اکنون گروهی از دانشمندان «موسسه سلطنتی فناوری کِی‌تی‌اچ» تئوری جدید در این زمینه مطرح کرده‌اند و با شبیه‌سازی‌های خود نشان دادند که چگونه آهن جامد در هسته زمین می‌تواند در سطح اتمی به صورت ثابت باقی بماند و با حرارت تا این اندازه بالا ذوب نشود.
اینجا روی سطح زمین که ما زندگی می‌کنیم اتم‌های آهن به شکل معکب با یکدیگر پیوند برقرار کرده‌اند که از این حالت با نام فاز مکعب مرکز محور (BCC) یاد می‌کنند. با توجه به اینکه حالت یاد شده محصول دمای محیط و فشار طبیعی است، دانشمندان برای مدت‌های طولانی بر این باور بودند که آهن در این شکل در دمای بسیار بالا و تحت فشار بالا دوام نمی‌آورد و به عبارت دیگر، اتم‌های آهن در هسته کره زمین به شکل دیگر با یکدیگر پیوند برقرار می‌کنند. در این شرایط ساختار کریستای آهن به شکل شش ضلعی در حالتی به نام فاز بسته-نزدیک هگزاگونال (HCP) پیوند برقرار می‌کنند.
این گروه از دانشمندان برای پیشبرد مطالعات خود از ابرکامپیوتر سوئدی «تریولیث» استفاده کردند و طی آن حجم گسترده داده‌ها نسبت به مطالعات قبلی مورد تحلیل قرار گرفت. این داده‌ها نشان داد به احتمال قوی بیش از 96 درصد هسته کره زمین را آهن خالص تشکیل داده باشد و مابقی 4 درصد آن از نیکل و برخی عناصر فلزی سبک تشکیل شده باشد. ولی مهم‌تر از همه، مطالعه جدید ثابت کرد که پیوند اتم‌های آهن در حالت BCC نیز می‌تواند در این هسته برقرار باشد و البته ساختار کریستالی نیز به واطه ویژگی‌هایی که از قبل به صورت پیش‌فرض بی‌ثبات انگاشته می‌شوند هم حفظ شوند.
«آناتولی بلونشکو» یکی از مدیران این تحقیقات توضیح داد: «تحت شرایطی که در هسته کره زمین وجود دارد، پیوند بین اتم‌های آهن در حالت BCC یک الگوی انتشار اتمی محسوب می‌شود که برای ما ثابت شده است. بر اساس داده‌های تجربی تایید شده به نظر میرسد پیوند BCC آهن در هسته کره زمین مهم‌ترین چیزی است که با آن مواجه هستیم و تاکنون به درستی نمی‌دانستیم که این پیوند به چه صورت عمل می‌کند و چگونه می‌توانیم بر اساس آن فعل و انفعالات داخلی هسته را تحلیل کنیم».
ساختارهای کریستالی را می‌توان در قالب سطح‌های جداگانه‌ای تصور کرد که هر کدام از سطوح از جنس اتم ساخته شده‌اند و البته این اتم‌ها یک لایه دو بُعدی را شکل می‌دهند. با این توضیح، اتم‌های آهن در فاز مکعبی در دو لایه چهار اتمی پیوند تشکیل می‌دهند و در مجموع هشت گوشه مکعب را شکل می‌دهند. این ساختارها به صورت معمول ناپایدار هستند و سطوح اتمی هر لحظه شکل خود را از دست می‌دهند، ولی در دمای بسیار بالا این لایه‌ها از یکدیگر جدا می‌شوند و دوباره با یکدیگر ترکیب می‌شوند و این فرآیند در حالت کلی باعث ثبات هسته کره زمین می‌شود.
این نوع انتشار عموما ساختار کریستالی را از بین می‌برد تا آن را به حالت مایع تبدیل کند. با این وجود در هسته کره زمین شرایط متفاوت است و آهن باعث می‌شود که ساختار هسته در فاز BCC شکل ظاهری خود را حفظ کند. محققان با مطالعات جدید خود به این نتیجه رسیده‌اند که سطوح اتمی آهن در هسته کره زمین مهم‌ترین عاملی است که باعث حفظ آن می‌شود و حتی در دمای معادل 5427 درجه سانتی‌گراد از ذوب شدن هسته آهنی زمین جلوگیری می‌کند.
محققان نتیجه آخرین بررسی‌های خود را در آخرین شماره از نشریه بین‌المللی «علوم زمین شناسی طبیعی» منتشر کردند و طی آن تیم تحقیقاتی توضیح داد که چگونه کره زمین شکل ظاهری خود را حفظ کرده است.
