Вчені змогли синтезувати залізо у формі, яке знаходиться глибоко в ядрі Землі
Вченим вдалося синтезувати залізо у формі, яке знаходиться глибоко в ядрі Землі. Для цього вони використали експериментальний підхід.
Детально це дослідження описали в журналі Physical Review Letters.
Отриману форму називають гексаферумом або епсилоновим залізом (ϵ-Fe). Воно залишається стабільним лише за надзвичайно високого тиску.
Дослідники вважають, що саме таким є більшість заліза в ядрі Землі. Але на поверхні такі ж самі умови важко відтворити.
 |
Фото: Діаграма, що ілюструє стиснення заліза в алмазному ковадлі для отримання гексаферуму |
Намагаючись краще зрозуміти склад ядра, вчені звернулися до усіх відомих знань. Зокрема довелося покладатися на сейсмологічні дані. Дослідження говорили про те, що ядро Землі тверде і оточене рідиною.
Проте питання все ще були. У ХХ ст. з’ясували, що сейсмічні хвилі поширюються швидше від полюса до полюса та від екватора до екватора. Тому більшість теорій пояснювали це ймовірною структурою заліза в ядрі.
Та достовірно перевірити це на поверхні було важко через руйнування під час синтезу. Проблема полягала в перетворенні фази атмосферного тиску заліза, яке називається феритом, або альфа-залізом.
Зазвичай, коли до фериту прикладається високий тиск у спробі подрібнити його на гексаферум, він розбивається на крихітні кристали, непридатні для детального аналізу, що зриває спроби вивчити його властивості.
Тож група фізика під керівництвом Аньєса Девейле вирішила проблему поетапно. Спочатку вони помістили кристали фериту в алмазне ковадло у вакуумний нагрівач, підвищуючи тиск до 7 гігапаскалів – тиск ,який у 70 тисяч разів перевищує атмосферний тиск моря, а температуру – до 800 Кельвінів (527 градусів за Цельсієм).
Це допомогло створити аустеніт, проміжну фазу заліза. Він відрізняється від фериту, а його кристали набагато плавніше перейшли у фазу гексаферуму при тиску від 15 до 33 гігапаскалів при 300 Кельвіна.
Для дослідження гексаферуму використали синхротронний промінь Європейського центру синхротронного випромінювання. Робота Девейле та її команди показала, що еластичність гексаферума залежить від напрямку; хвилі поширюються швидше вздовж однієї певної осі.
Це явище також зберігається під час змін тиску, що свідчить про те, що гексаферум так само поводиться в середовищі до 360 гігапаскалів внутрішнього ядра. Це узгоджується зі спостереженнями за тим, як сейсмічні хвилі поширюються планетою.
Вчені вважають, що отримані дані свідчать, що методи команди можуть стати чудовим дослідженням для розуміння екстремальних умов у центрі нашого світу.
Раніше ми писали, що вчені виявили тверде ядро із заліза у структурі будови Місяця.
Читайте також: Учені оголосили про настання нової геологічної епохи Землі