A hangsebesség mérések fényt derítenek a Föld belsejére

A kutatók megmérték a hangsebességet tiszta vasban, hasonló nyomás mellett, mint a Föld belső maghatárán. Az eredmény arra utal, hogy a mag ezen része szilíciumban és kénben gazdag lehet.

„Lehet, hogy meglepő, de nincs sok információnk a bolygó középpontjáról, amelyen élünk” – mondja Alfréd báró az RIKEN SPring-8 Center Japánban. „Le lehet ásni néhány kilométert, a vulkánok és a lemeztektonika néhány száz kilométeres mélységből is felhozhat anyagot, de ami lent van, lefelé, a Föld középpontjáig mintegy 6000 km-re a lábunk alatt, azt nem értjük jól. ”

Jelenlegi képünk a Föld belsejéről azt sugallja, hogy a bolygó külső magja (körülbelül 3000 km-rel lejjebb található) nagyrészt folyékony vasból áll, alatta pedig egy szilárd vasból álló belső mag. Ezt az információt a földrengésekből származó szeizmikus hullámok nyomon követésével nyerik, amint azok a bolygón át terjednek, és adatokat szolgáltatnak a hang sűrűségéről és sebességéről, különösen a kompressziós és nyíróhullám sebességéről.v_p és a v_s illetőleg). Az így mért értékek azonban nem egyeznek pontosan azzal, amit a tiszta vasra az előzetes földmodell (PREM) szerint várnak – magyarázza Baron. Ennélfogva valami másnak – esetleg valami kevésbé sűrűnek – jelen kell lennie a magban.

„Mi ez az anyag, és mennyi lehet belőle, az aktív kutatási terület, mivel ezek hatással vannak a Föld jelenlegi tulajdonságainak és a Naprendszer egészének fejlődésére” – mondja.

A gyémánt üllőcella továbbfejlesztett változata

Az anyagok nagy nyomáson való viselkedésének feltárásának alternatív módja a gyémánt üllőcella (DAC) használata. Azonban még ezzel az eszközzel is jelentős készségekre van szükség ahhoz, hogy a Föld magjában lévő nyomáshoz hasonló nyomást érjünk el.

A gyémánt érzékelők nagy nyomáson mérik az anyagot

A legújabb munkában projektvezetők Daijo Ikuta, Eiji Ohtani és Alfred Baron a DAC továbbfejlesztett változatát használta, amely lépcsőzetes ferde üllőként ismert, rugalmatlan röntgenszórásos és röntgendiffrakciós mérésekkel kombinálva. A röntgensugár-szórási technika lehetővé teszi a kutatóknak, hogy röntgensugárzás segítségével megfigyeljék az atomi mozgásokat az anyagokban, és ez az egyetlen módszer a fémek hangsebességének mérésére közvetlenül extrém statikus kompresszió alatt DAC-ban. A kutatók ezeket a méréseket a RIKEN rugalmatlan röntgenszórásos létesítményében végezték. Quantum NanoDynamics Beamline a Spring-8-nál Hyogo prefektúrában.

Ezek a mérések kimutatták, hogy 310–327 GPa nyomáson – ez a valaha elért legmagasabb statikus nyomás rugalmatlan röntgenszórást és in situ Röntgen-diffrakciós technikák – a hatszögletű-zárt-tömött vas sűrűsége 13.87 g/cm³. A kutatók azt is megállapították v_p és a v_s a belső mag körülbelül 4%-kal, illetve 36%-kal lassabb, mint a tiszta vas megfelelő sebessége a belső mag nyomásán. "Ezek a sűrűség- és hangsebesség-értékek azzal magyarázhatók, hogy körülbelül 3% szilíciumot és 3% (tömeg) ként adnak a belső magban lévő vashoz, ami az anyag szelektív dúsításával fordulhat elő a belső mag növekedése miatt. külső mag – mondja Baron Fizika Világa.

Az eredményeket részletesen a Nature Communications.

• SEO által támogatott tartalom és PR terjesztés. Erősödjön még ma.
• Platoblockchain. Web3 metaverzum intelligencia. Felerősített tudás. Hozzáférés itt.
• Forrás: https://physicsworld.com/a/sound-speed-measurements-shed-light-on-earths-interior/