Odtworzyli warunki z jądra Ziemi. Naukowcy wyjaśnili zagadkę naszej planety

Zespół naukowców z Uniwersytetu Paris-Saclay we Francji znalazł sposób na eksperymentalne odtworzenie monokryształów żelaza, z którego zbudowane jest jądro Ziemi. Eksperyment może wyjaśnić zagadkę dotyczącą różnej prędkości przemieszczania się fal sejsmicznych, przechodzących przez centrum naszej planety.

Jądro Ziemi ma ogromny wpływ na zachowanie naszej planety, ale tak naprawdę nadal nie wiemy zbyt wiele o jego właściwościach. Do tej pory ani żadna teoria, ani eksperyment nie odtworzyły warunków panujących w centrum planety.

Jakiś czas temu eksperci wysnuli teorię, jakoby właściwości fizyczne żelaza ε, z którego zbudowanej jest jądro Ziemi, mogły odpowiadać za niezwykłe zachowanie sejsmiczne planety. Wewnętrzne jądro Ziemi zachowuje się anizotropowo, co oznacza, że wykazuje różne właściwości w różnych kierunkach. W rezultacie fale sejsmiczne przemieszczają się przez jądro wewnętrzne z różnymi prędkościami w kierunku biegunowym i równikowym - wyjaśnia Jie Li, fizyk mineralny na Uniwersytecie Michigan w USA.

Dalsza część artykułu pod materiałem wideo

Zespół naukowców z Uniwersytetu Paris-Saclay we Francji znalazł sposób na eksperymentalne odtworzenie monokryształów wysokociśnieniowego polimorfu żelaza, przeprowadzając pierwszą w historii analizę rentgenowską materiału. Wyniki badań opublikowano w czasopiśmie Physical Reviews Letters.

Jak opisuje serwis Chemistry World, naukowcy poddali próbki żelaza gigantycznemu ciśnieniu (rzędu 7 GPa) i ogromnej temperaturze (rzędu 800K), co w efekcie pozwoliło uzyskać stabilne monokryształy żelaza ε - taka struktura dała możliwość przeprowadzenia analizy rentgenowskiej i sprawdzenia jego właściwości naprężeniowych i elastycznych.

Jak wyjaśnia Agnès Dewaele z Uniwersytetu Paris-Saclay, pojedynczy kryształ ε-żelaza jest trudny do utworzenia bezpośrednio z otaczającego α-żelaza, ponieważ transformacja, która go tworzy, nieuchronnie niszczy pojedyncze kryształy. - Zamiast próbować bezpośredniej transformacji, przeszliśmy przez trzecią fazę (znaną jako γ-żelazo), stabilną tylko w wysokich temperaturach, i w ten sposób mogliśmy utrzymać próbki w postaci monokryształu - dodaje.

Eksperymentalne pomiary potwierdziły wcześniejsze podejrzenia naukowców. Według przeprowadzonych badań, żelazo ε rzeczywiście wykazuje kierunkową elastyczność - wibracje przemieszczają się o 4,4 proc. szybciej wzdłuż jednej osi kryształu względem pomiaru przeprowadzonego względem drugiej osi kryształu.