اتم های آهن در هسته داخلی زمین در حال حرکت هستند - دنیای فیزیک

محققان آمریکایی و چینی می گویند اتم های آهن در مرکز زمین بسیار سریعتر از آنچه قبلا تصور می شد حرکت می کنند. این یافته‌ها که مبتنی بر شبیه‌سازی‌های شرایط در هسته جامد درونی زمین به کمک یادگیری ماشینی است، می‌تواند ویژگی‌های لرزه‌ای و ژئودینامیکی هسته را که به طور کامل درک نشده است، روشن کند.

هسته داخلی زمین عمدتا از آهن جامد تشکیل شده است و دارای چندین ویژگی جالب است. به عنوان مثال، سرعت امواج برشی - امواج الاستیکی که در بدنه یک ماده حرکت می کنند - در هسته بسیار کم است. هسته همچنین دارای نسبت پواسون بسیار بالایی است، که معیاری است برای اینکه چقدر آسان در جهت عمود بر جهت فشرده سازی منبسط می شود. در 0.45، نسبت پواسون هسته به نسبت یک مایع یا یک ماده کشسان مانند لاستیک (0.5) نزدیکتر از فولاد یا چدن است (0.21-0.31).

رویکرد به کمک هوش مصنوعی

برای کشف مکانیسم‌های فیزیکی مسئول این ویژگی‌های غیرعادی، محققان به رهبری جونگ فو لین در دانشگاه تگزاس در دانشکده علوم زمین آستین با استفاده از محاسبات یادگیری ماشینی برای شبیه‌سازی رفتار ده‌ها هزار اتم آهن در دماها و فشارهای فوق‌العاده‌ای که در هسته داخلی وجود دارد، آغاز شد. این رویکرد به کمک هوش مصنوعی به آنها اجازه داد تا حرکت اتم های آهن را در این شرایط به طور قابل اعتماد پیش بینی کنند.

سپس، آنها این شبیه‌سازی‌ها را با مجموعه‌ای از آزمایش‌ها تأیید کردند که دماها و فشارهای فوق‌العاده بالای هسته درونی زمین را بازسازی کردند. آنها با شلیک یک پرتابه با حرکت سریع بر روی یک صفحه آهنی کوچک و اندازه گیری امواج ضربه ای حاصله، توانستند سرعت صوت را در اتم های آهن در شرایط هسته داخلی محاسبه کنند.

حرکت جمعی اتم آهن

اگرچه تصور می‌شود که اتم‌های آهن در هسته داخلی در یک الگوی شش ضلعی مکرر مرتب شده‌اند، محققان دریافتند که گروه‌هایی از اتم‌های آهن در سیستم‌های مدل‌شان همچنان می‌توانند به سرعت حرکت کنند و جای خود را در شبکه فلزی تغییر دهند و در عین حال شش ضلعی کلی را حفظ کنند. ساختار به گفته این تیم، این حرکت جمعی می‌تواند توضیح دهد که چرا اندازه‌گیری‌های لرزه‌ای هسته داخلی، محیطی با سرعت موج برشی بسیار پایین‌تر و نسبت پواسون بالاتر را نشان می‌دهد که در دماها و فشارهای بالا قابل انتظار است.

یکی از اعضای تیم توضیح می دهد: "کشف بزرگی که ما پیدا کردیم این است که آهن جامد به طرز شگفت انگیزی در اعماق زمین نرم می شود زیرا اتم های آن می توانند بسیار بیشتر از آنچه تصور می کردیم حرکت کنند." یوجون ژانگ دانشگاه سیچوان این حرکت افزایش یافته باعث می‌شود هسته داخلی در برابر نیروهای برشی سخت‌تر [و] ضعیف‌تر شود.

انتقال فاز کوانتومی در اعماق زمین شناسایی شد

علاوه بر توضیح سرعت موج برشی بسیار کم و نسبت پواسون فوق العاده بالای هسته داخلی، نتیجه، که در PNASهمچنین می‌تواند چگونگی کمک هسته داخلی به انرژی ژئودیناموی زمین را روشن کند. انرژی حاصل از این دینام، میدان مغناطیسی سیاره ما را تولید می کند - یک جزء ضروری برای قابل سکونت کردن آن، زیرا از حیات در برابر تشعشعات یونیزان مضر در فضا محافظت می کند.

اکنون محققان قصد دارند مطالعه خود را به فضاهای داخلی سیاره های فراخورشیدی که اخیراً کشف شده اند، گسترش دهند. لین می‌گوید: «همچنین هدف ما بررسی تأثیر بر حرکت جمعی اتم بر روی طیفی از ویژگی‌های دیگر است که برای درک ما از اعماق زمین ضروری است». دنیای فیزیک.

• محتوای مبتنی بر SEO و توزیع روابط عمومی. امروز تقویت شوید.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. به خودت قدرت بده دسترسی به اینجا.
• PlatoAiStream. هوش وب 3 دانش تقویت شده دسترسی به اینجا.
• PlatoESG. کربن ، CleanTech، انرژی، محیط، خورشیدی، مدیریت پسماند دسترسی به اینجا.
• PlatoHealth. هوش بیوتکنولوژی و آزمایشات بالینی. دسترسی به اینجا.
• منبع: https://physicsworld.com/a/iron-atoms-in-earths-inner-core-are-on-the-move/