Fizycy zsyntetyzowali kryształy substancji, która naszym zdaniem znajduje się w jądrze Ziemi: ScienceAlert

Za pomocą diamentowego kowadła fizykom udało się skompresować żelazo do kształtu, który naszym zdaniem istnieje głęboko w centrum Ziemi.

to jest nazwane Sześciokątny kotletlub żelazo epsilon (ϵ-Fe), które jest stabilne tylko przy bardzo wysokich ciśnieniach. Naukowcy uważają, że większość żelaza w jądrze Ziemi przybiera właśnie ten kształt, a szczegółowe zrozumienie jego właściwości może pomóc nam zrozumieć, dlaczego istnieją różnice kierunkowe w centrum naszej planety – właściwość znana jako anizotropia.

Jest tylko jeden problem z tą misją zrozumienia jądra Ziemi. Tu, na powierzchni, przy stosunkowo przyjemnym i niskim ciśnieniu atmosferycznym, warunki w jądrze są trudne do odtworzenia. Ale możemy stworzyć warunki wysokiego ciśnienia dla krótkich impulsów, używając diamentowych kowadeł i ciepła.

Tutaj opisujemy syntezę monokryształów ϵ-Fe w diamentowych komórkach kowadeł, a następnie pomiar stałych sprężystości monokrystalicznej dla tej fazy do 32 GPa w 300 K z nieelastycznym rozpraszaniem promieniowania rentgenowskiego. Napisz zespół kierowany przez fizyka Agnès Dewaele z Uniwersytetu Paris-Saclay we Francji.

border frame=”0″allow=”akcelerometr; automatyczny start; Zapis do schowka. nośniki kodowane żyroskopowo; Obrazek w obrazku; udostępnianie w sieci „allowfullscreen>”.

Wyzwaniem jest przekształcenie fazy ciśnienia atmosferycznego w tzw. żelazo ferrytlub żelazo alfa. Zwykle, gdy na ferryt przykłada się wysokie ciśnienie w celu zmiażdżenia go w sześciokątny kształt, rozpada się on na małe kryształy nienadające się do szczegółowej analizy, co udaremnia próby zbadania jego właściwości elastycznych.

Dlatego Diwali i jej współpracownicy podeszli do problemu krok po kroku. Umieścili kryształy ferrytu w diamentowym kowadle w grzejniku próżniowym i zwiększyli ciśnienie do 7 gigapaskali (około 70 000 razy ciśnienie atmosferyczne na poziomie morza), a temperaturę do 800 K (527 stopni Celsjusza lub 980 Fahrenheita).

W ten sposób powstała pośrednia faza żelaza występująca w wysokich temperaturach w tzw. warunkach atmosferycznych austenit;lub żelazo gamma. Austenit ma inną strukturę niż ferryt, a kryształy austenitu wytworzone przez zespół zmieniły się w gładszą fazę heksagonalną pod ciśnieniem od 15 do 33 gigapaskali w temperaturze 300 K.

Następnie wykorzystali linię wiązek synchrotronowych w Europejskim Ośrodku Promieniowania Synchrotronowego do zbadania sekstantów i przeanalizowania ich właściwości.

To, co wiemy o jądrze Ziemi, zostało w dużej mierze zrekonstruowane na podstawie danych sejsmicznych. Fale dźwiękowe pochodzące z wstrząsów planetarnych rozchodzą się w różny sposób w różnych materiałach; Stąd wiemy, że jądro Ziemi jest podzielone na warstwy jak szczęka.

Ale dla bardziej szczegółowego zrozumienia musimy wiedzieć, czym właściwie jest materiał w rdzeniu i jak reaguje na fale dźwiękowe. Praca Dewaele i jej zespołu wykazała, że ​​elastyczność hexaferrum zależy od orientacji; Fale rozchodzą się szybciej wzdłuż określonej osi.

Ta asymetria utrzymuje się również podczas zmian ciśnienia, co sugeruje, że tak samo zachowuje się sześciokąt do 360 GPa wewnętrzne środowisko jądra. Jest to zgodne z obserwacjami, w jaki sposób fale sejsmiczne przemieszczają się po planecie.

Wyniki wskazują, że techniki zespołu mogą stanowić doskonałą sondę do zrozumienia ekstremalnych warunków w centrum naszego wszechświata.

Badania opublikowane w Fizyczne listy przeglądowe.