Maan sisäisen ytimen rautaatomit ovat liikkeellä – Physics World

Maan keskustassa olevat rautaatomit liikkuvat paljon nopeammin kuin aiemmin uskottiin, sanovat yhdysvaltalaiset ja kiinalaiset tutkijat. Löydökset, jotka perustuvat koneoppimisavusteisiin Maan kiinteän sisäisen ytimen olosuhteiden simulaatioihin, voivat tuoda uutta valoa ytimen seismisiin ja geodynaamisiin ominaisuuksiin, joita ei täysin ymmärretä.

Maan sisäydin koostuu pääasiassa kiinteästä raudasta, ja sillä on useita kiehtovia ominaisuuksia. Ensinnäkin leikkausaaltojen – materiaalin rungon läpi liikkuvien elastisten aaltojen – nopeus ytimessä on poikkeuksellisen alhainen. Ytimellä on myös erittäin korkea Poissonin suhde, joka mittaa kuinka helposti se laajenee puristussuuntaan nähden kohtisuoraan suuntaan; arvolla 0.45 ytimen Poisson-suhde on lähempänä nesteen tai venyvän materiaalin, kuten kumin (0.5) kuin teräksen tai valuraudan (0.21-0.31).

Tekoälyavusteinen lähestymistapa

Näiden epätavallisten ominaisuuksien fyysisten mekanismien paljastamiseksi tutkijat johtivat Jung-Fu Lin klo Texasin yliopisto Austinin geotieteiden koulussa aloitettiin käyttämällä koneoppimislaskelmia simuloimaan kymmenien tuhansien rautaatomien käyttäytymistä äärimmäisen korkeissa lämpötiloissa ja paineissa, jotka vallitsevat sisäisessä ytimessä. Tämä tekoälyavusteinen lähestymistapa antoi heille mahdollisuuden ennustaa luotettavasti rautaatomien liikettä näissä olosuhteissa.

Seuraavaksi he vahvistivat nämä simulaatiot sarjalla kokeita, jotka loivat uudelleen Maan sisäisen ytimen erittäin korkeat lämpötilat ja paineet. Ampumalla nopeasti liikkuvan ammuksen pieneen rautalevyyn ja mittaamalla tuloksena syntyneet shokkiaallot, he pystyivät laskemaan äänen nopeuden rautaatomeissa sisäytimen olosuhteissa.

Kollektiivinen rautaatomin liike

Vaikka rautaatomien arvellaan olevan sisemmän ytimen sisällä toistuvan kuusikulmaisen tiiviisti pakatun kuvion mukaan, tutkijat havaitsivat, että rautaatomien ryhmät mallijärjestelmissä voivat silti liikkua nopeasti ja muuttaa paikkaansa metallihilassa säilyttäen samalla kokonaisen kuusikulmion. rakenne. Ryhmän mukaan tämä kollektiivinen liike voisi selittää, miksi sisäytimen seismiset mittaukset paljastavat ympäristön, jossa on paljon pienempi leikkausaallon nopeus ja korkeampi Poissonin suhde, joka olisi odotettavissa niin korkeissa lämpötiloissa ja paineissa.

"Suuri löytö, jonka olemme löytäneet, on, että kiinteä rauta muuttuu yllättävän pehmeäksi syvällä maan sisällä, koska sen atomit voivat liikkua paljon enemmän kuin koskaan kuvittelimme", selittää tiimin jäsen. Youjun Zhang Sichuanin yliopistosta. "Tämä lisääntynyt liike tekee sisäisestä ytimestä vähemmän jäykän [ja] heikomman leikkausvoimia vastaan."

Kvanttifaasimuutos havaittiin syvällä maan sisällä

Sisäytimen poikkeuksellisen alhaisen leikkausaallon nopeuden ja ultrakorkean Poisson-suhteen selittämisen lisäksi tulos, joka on kuvattu PNAS, voisi myös valaista sitä, kuinka sisäydin auttaa tehostamaan maapallon geodynamoa. Tämän dynamon energia synnyttää planeettamme magneettikentän, joka on olennainen osa sen asuttavaksi tekemisessä, koska se suojaa elämää haitalliselta ionisoivalta säteilyltä avaruudessa.

Tutkijat aikovat nyt laajentaa tutkimustaan ​​äskettäin löydettyihin eksoplanetaarisiin sisätiloihin. "Pyrimme myös tutkimaan vaikutusta atomien kollektiiviseen liikkeeseen moniin muihin ominaisuuksiin, jotka ovat välttämättömiä syvän maan ymmärtämiselle", Lin kertoo. Fysiikan maailma.

• SEO-pohjainen sisällön ja PR-jakelu. Vahvista jo tänään.
• PlatoData.Network Vertical Generatiivinen Ai. Vahvista itseäsi. Pääsy tästä.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Tietoa laajennettu. Pääsy tästä.
• PlatoESG. hiili, CleanTech, energia, ympäristö, Aurinko, Jätehuolto. Pääsy tästä.
• PlatonHealth. Biotekniikan ja kliinisten kokeiden älykkyys. Pääsy tästä.
• Lähde: https://physicsworld.com/a/iron-atoms-in-earths-inner-core-are-on-the-move/