ध्वनि-गति मापन पृथ्वी के आंतरिक भाग पर प्रकाश डालता है

शोधकर्ताओं ने पृथ्वी की आंतरिक कोर सीमा पर मौजूद दबावों के समान दबाव में शुद्ध लोहे में ध्वनि की गति को मापा है। परिणाम से पता चलता है कि कोर का यह क्षेत्र सिलिकॉन और सल्फर से समृद्ध हो सकता है।

"यह आश्चर्यजनक हो सकता है, लेकिन जिस ग्रह पर हम रहते हैं उसके केंद्र के बारे में हमारे पास अधिक जानकारी नहीं है," कहते हैं अल्फ्रेड बैरन का रिकेन स्प्रिंग-8 केंद्र जापान में। “कोई कुछ किलोमीटर तक खुदाई कर सकता है, और ज्वालामुखी और प्लेट टेक्टोनिक्स कुछ सौ किलोमीटर की गहराई से सामग्री ला सकते हैं, लेकिन हमारे पैरों के नीचे लगभग 6000 किलोमीटर नीचे पृथ्वी के केंद्र तक क्या है, यह अच्छी तरह से समझ में नहीं आता है। ”

पृथ्वी के आंतरिक भाग की हमारी वर्तमान तस्वीर से पता चलता है कि ग्रह का बाहरी कोर (लगभग 3000 किमी नीचे स्थित) ज्यादातर तरल लोहा है, जिसके नीचे ठोस लोहे का आंतरिक कोर है। यह जानकारी भूकंप से आने वाली भूकंपीय तरंगों को ट्रैक करके प्राप्त की जाती है क्योंकि वे ग्रह के माध्यम से फैलती हैं, घनत्व और ध्वनि की गति, और विशेष रूप से संपीड़न और कतरनी तरंग वेग पर डेटा प्राप्त करती हैं (v_p और v_s क्रमश)। हालाँकि, बैरन बताते हैं कि इस प्रकार मापे गए मान प्रारंभिक संदर्भ पृथ्वी मॉडल (पीआरईएम) के अनुसार शुद्ध लोहे के लिए अपेक्षित मूल्यों से बिल्कुल मेल नहीं खाते हैं। इसलिए, कोर में कुछ और - संभवतः कुछ कम सघन - मौजूद होना चाहिए।

वह कहते हैं, "वह सामग्री क्या है, और उसमें कितनी मात्रा हो सकती है, यह जांच के सक्रिय क्षेत्र हैं क्योंकि उनका पृथ्वी के वर्तमान गुणों और समग्र रूप से सौर मंडल के विकास को समझने पर प्रभाव पड़ता है।"

डायमंड एनविल सेल का उन्नत संस्करण

उच्च दबाव पर सामग्रियों के व्यवहार की खोज का एक वैकल्पिक साधन डायमंड एनविल सेल (डीएसी) का उपयोग करना है। हालाँकि, इस उपकरण के साथ भी, पृथ्वी के कोर के बराबर दबाव प्राप्त करने के लिए काफी कौशल की आवश्यकता होती है।

डायमंड सेंसर उच्च दबाव पर जांच करते हैं

नवीनतम कार्य में, परियोजना नेता दाइजो इकुटा, ईजी ओहतानी और अल्फ्रेड बैरन ने डीएसी के एक उन्नत संस्करण का उपयोग किया, जिसे स्टेप-बेवल एनविल के रूप में जाना जाता है, जो कि इनलेस्टिक एक्स-रे स्कैटरिंग और एक्स-रे विवर्तन माप के साथ संयुक्त है। एक्स-रे स्कैटरिंग तकनीक शोधकर्ताओं को एक्स-रे का उपयोग करके सामग्रियों में परमाणु गति का निरीक्षण करने की अनुमति देती है और डीएसी में अत्यधिक स्थैतिक संपीड़न के तहत सीधे धातुओं में ध्वनि वेग को मापने की एकमात्र विधि है। शोधकर्ताओं ने ये माप रिकेन की इनैलास्टिक एक्स-रे स्कैटरिंग सुविधा में किए स्प्रिंग-8 पर क्वांटम नैनोडायनामिक्स बीमलाइन ह्योगो प्रान्त में.

इन मापों से पता चला कि 310-327 जीपीए के दबाव पर - इनैलास्टिक एक्स-रे स्कैटरिंग का उपयोग करके अध्ययन में अब तक प्राप्त किया गया उच्चतम स्थैतिक दबाव और साइट पर एक्स-रे विवर्तन तकनीक - हेक्सागोनल-बंद-पैक-लोहे का घनत्व 13.87 ग्राम/सेमी है³. शोधकर्ताओं ने यह भी पाया कि v_p और v_s आंतरिक कोर दबाव पर शुद्ध लोहे के संबंधित वेग की तुलना में आंतरिक कोर क्रमशः लगभग 4% और 36% धीमी है। “इन घनत्व और ध्वनि वेग मूल्यों को आंतरिक कोर में लोहे में लगभग 3% सिलिकॉन और 3% सल्फर (वजन के अनुसार) जोड़कर समझाया जा सकता है, जैसा कि आंतरिक कोर वृद्धि के कारण सामग्री के चयनात्मक संवर्धन से हो सकता है। बाहरी कोर," बैरन बताते हैं भौतिकी की दुनिया.

परिणाम विस्तृत हैं संचार प्रकृति.

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• स्रोत: https://physicsworld.com/a/sound-speed-measurements-shed-light-on-earths-interior/