Diamentowe imadło pozwoliło na uzyskanie warunków panujących w jądrze Ziemi

| Nauki przyrodnicze
European Synchrotron Radiation Facility

Japońscy naukowcy odtworzyli w laboratorium ekstremalne warunki panujące w zewnętrznej części jądra Ziemi. Zespół kierowany przez Yasuhiro Kuwayamę z Uniwersytetu Tokijskiego wykorzystał wysoce wyspecjalizowane imadło diamentowe, do osiągnięcia olbrzymiego ciśnienia i temperatury, dzięki którym można było badać to, co dzieje się w jądrze Ziemi. Eksperymenty pozwolą nam na zdobycie wiedzy na temat składu jądra i procesów w nim przebiegających.

To, co obecnie wiemy z o jądrze Ziemi, które rozpoczyna się 3000 kilometrów pod powierzchnią planety, pochodzi z obserwacji fal sejsmicznych, które przeszły przez jądro. Właściwości jądra badamy też na podstawie teoretycznych obliczeń i modeli komputerowych oraz poddając materiały ekstremalnym temperaturom i ciśnieniu. Dotychczas dowiedzieliśmy się, że jądro składa się z dwóch części. Wewnętrznego, stałego, składającego się głownie z żelaza i niklu, oraz zewnętrznego, w którym dominuje płynne żelazo.

Olbrzymim osiągnięciem Kuwayamy jest fakt, że jego technika pozwala na, teoretycznie, nieskończenie długie prowadzenie eksperymentów. Dotychczas potrafiliśmy uzyskać warunki panujące w ziemskim jądrze jedynie na kilka mikrosekund.
Japończycy wykorzystali specjalne imadło diamentowe, w którym poddali próbkę płynnego żelaza ciśnieniu 116 GPa, a następnie ogrzali ją za pomocą lasera do temperatury 4350 kelwinów. O ile temperatura taka prawdopodobnie rzeczywiście panuje w jądrze, to ciśnienie 116 GPa jest nieco niższe niż spodziewane w górnej części zewnętrznego jądra. Próbka była badana w synchrotronie Spring-8 przede wszystkim za pomocą technik rozpraszania rentgenowskiego.

Po porównaniu wyników eksperymentów z danymi obserwacyjnymi Kuwayama i jego zespół porównali właściwości termodynamiczne swojej próbki żelaza z tym, co wiemy o jądrze zewnętrznym. Doszli do wniosku, że musi być ono o 7,5% mniej gęste niż ciekłe żelazo. To oznacza, że znajduje się w nim wysoka domieszka innych, niezidentyfikowanych dotychczas pierwiastków. Materiał w jądrze zewnętrznym płynie o 4% łatwiej niż ciekłe żelazo.

Ze szczegółami można zapoznać się na łamach Physical Review Letters.

Autor:

Źródło: Physics World

jądro zewnętrzne Ziemia diamentowe imadło