دما و فشار شدید، “نیتروژن” را به سیال فلزی تبدیل می‌کند

بیگ بنگ: تحقیقات جدید نشان می دهد که نیتروژن، یکی از فراوان‌ترین عناصر جهان و گاز غالب در اتمسفر زمین، زمانی که در معرض دما و فشار شدید در اعماق زمین و سایر سیاره‌ها قرار بگیرد، به یک “سیال فلزی” تبدیل می شود.

image e Metallic Nitrogenبه گزارش بیگ بنگ، نیتروژن به بیشترین میزان با خودش در قالب مولکول‌های «N2» دو اتمی پیوند می خورد. بر اساس مطالعه جدید، این عنصر وقتی در معرض فشار و دمای شدید قرار می گیرد، به یک سیال فلزی تبدیل می گردد. دکتر «شوکین جیانگ» محقق ِ موسسه کارنگی واشنگتن و موسسه فیزیک حالت جامد در آکادمی علوم چین گفت: «وقتی یک صفحه تکتونیکی در اثر فرایندی موسوم به همرفتی از زیر صفحه تکتونیکی دیگری عبور می کند، نیتروژن می تواند به گوشته زمین راه پیدا می کند. البته در قالب یک ناخالصی می تواند به هسته غنی از آهن نیز نفوذ نماید. یا می تواند بقایای شکل‌گیری زمین باشد که از طریق فعالیت آتشفشانی به بیرون راه نیافت.»

در اتمسفر زمین، نیتروژن به بیشترین میزان با خودش در قالب مولکول‌های «N2» دو اتمی پیوند می خورد. محاسبات نشان می دهد که در فشار و دمای شدید مثل شرایطی که بر اعماق سیاره‌ها حاکم است، نیتروژن می تواند از یک مولکول دو اتمی که فاقد رسانایی الکتریکی است، به یک پلیمر سیال فلزی تبدیل شود که از اتم‌ها تشکیل شده و از پیوندهای مولکولی پیچیده‌ ای بهره می برد.

آزمایشات قبلی شواهدی از تجزیه و تغییر حالت مولکول‌های نیتروژن دو اتمی تحت دما و فشار شدید بدست آورده اند، اما طیف بیشتری از شرایط باید مورد بررسی قرار بگیرد. دکتر جیانگ و همکارانش در صدد بررسی این شرایط حاد و نامساعد هستند و در این راستا از پرتوهای لیزری پرانرژی بهره می برند. آنها توانستند چگونگی رفتار نمونه‌های نیتروژن را در بیش از یک میلیون برابر فشار اتمسفری عادی و دمای بالای ۳۰۰۰ درجه سلسیوس مشاهده کنند. مشاهدات آنان نشان داد که تحت چنین شرایطی، نیتروژن به صورت یک فلز مایع وجود دارد.

دکتر «سرگی لوبانوف» از موسسه کارنگی واشنگتن، مرکز تحقیقات علوم زمین «GFZ» آلمان و دانشگاه استونی بروک خاطر نشان کرد: «این بدان معناست که از دیدگاه نظری، نیتروژن در گوشته زمین در حالت دو اتمی خود باقی می ماند، اما به یک فلز مایع تبدیل می شود. این عامل می تواند درک ما را نسبت به چرخه نیتروژنی اعماق زمین گسترش بدهد. یافته‌های ما می تواند محرکی برای ایجاد اَشکالی از پلیمرهای نیتروژن پرانرژی و حالات فلزی یک مولکول دو اتمی مثل هیدروژن باشد. اگر به صورت قابل اطمینانی بتوان آن را سنتز کرد، می توان انقلابی در بخش انرژی پدید آورد.»

دکتر «استوارت مک ویلیامز» از دانشگاه ادینبورگ و موسسه کارنگی واشنگتن گفت: «اتمسفر زمین یکی از تنها سیاره‌هایی است که نیتروژن در آن بعنوان ماده اصلی ایفای نقش می کند. مطالعات ما گویای آن است که این نیتروژن شاید از اعماق سیاره نشات گرفته است.» نتایج این مطالعه در مجله Nature Communications منتشر شده است.

ترجمه: منصور نقی لو/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: sci-news.com

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *