Velik uspjeh fizičara

Znanstvenici uspjeli sintetizirati materijal koji otkriva Zemljine najdublje tajne

Slika nije dostupna
Fizičari iskoristili dijamantni nakovanj za transformaciju željeza, otkrivajući na taj način najdublje Zemljine tajne.

Fizičari su postigli veliko otkriće korištenjem dijamantnog nakovnja za komprimiranje željeza u oblik za koji se vjeruje da postoji duboko u Zemljinoj jezgri. Dobivena tvar, poznata kao heksaferum ili epsilon željezo (ϵ-Fe), stabilna je samo pod ogromnim pritiscima.

Fizičari smatraju da ova posebna faza željeza čini značajan dio Zemljine jezgre i razumijevanje njegovih svojstava moglo bi rasvijetliti razloge koji stoje iza varijacija smjera teksture jezgre, koje se nazivaju anizotropija.

Izazov u razumijevanju Zemljine jezgre leži u repliciranju njezinih uvjeta, s obzirom na to da okoliš na površini karakterizira puno niži atmosferski tlak. Međutim, korištenjem dijamantnog nakovnja i primjenom topline, istraživači mogu simulirati scenarije visokog tlaka na kraće vrijeme.

Fizičarka Agnès Dewaele i njezin tim sa Sveučilišta Paris-Saclay u Francuskoj pozabavili su se tim problemom postupnim prelaskom s ferita, ili alfa željeza, koje postoji pri atmosferskom tlaku, na heksaferum. Obično primjena visokog tlaka na ferit rezultira njegovim lomljenjem u neupotrebljive sićušne kristale, ometajući proučavanje njegovih elastičnih svojstava.

Dewaelein pristup uključivao je postavljanje feritnih kristala unutar dijamantnog nakovnja u vakuumskom grijaču. Tlak je podignut na 7 gigapaskala, a temperatura na 800 Kelvina (537 stupnjeva Celzija), što je dovelo do međufaze željeza zvane austenit ili gama željezo. Ova međufaza je glatko prešla u hexaferrum pri tlaku između 15 i 33 gigapaskala na 300 Kelvina (27 stupnjeva Celzija).

Koristeći sinkrotronsku liniju zraka u Europskom postrojenju za sinkrotronsko zračenje, znanstvenici su analizirali svojstva heksaferuma. Za razliku od našeg trenutnog razumijevanja Zemljine jezgre na temelju seizmičkih podataka, koji otkrivaju razlike u širenju akustičnih valova, studija je imala za cilj utvrditi stvarni sastav jezgre i njen odgovor na takve valove.

Dewaelein tim otkrio je da elastičnost heksaferuma varira u smjeru, s valovima koji se šire brže duž određene osi. Ova ovisnost o smjeru ostaje dosljedna čak i tijekom fluktuacija tlaka, što ukazuje na njegovo ponašanje unutar ekstremnog okruženja unutarnje jezgre, koja doživljava pritiske do 360 gigapaskala. Ovo otkriće je u skladu s opažanjima kretanja seizmičkih valova unutar našeg planeta.

Rezultati istraživanja, objavljenog u časopisu Physical Review Letters, sugeriraju da bi metodologija tima mogla poslužiti kao vrijedan alat za stjecanje uvida u izvanredne uvjete koji prevladavaju u Zemljinoj jezgrri.

Izvor: Science Alert