Pengukuran kecepatan suara menjelaskan interior bumi

Para peneliti telah mengukur kecepatan suara dalam besi murni di bawah tekanan yang serupa dengan yang ada di batas inti bumi. Hasilnya menunjukkan bahwa wilayah inti ini mungkin diperkaya dengan silikon dan belerang.

"Ini mungkin mengejutkan, tapi kami tidak memiliki banyak informasi tentang pusat planet tempat kita tinggal," kata Alfred Baron dari RIKEN Spring-8 Center di Jepang. “Seseorang dapat menggali beberapa kilometer, dan gunung berapi serta lempeng tektonik dapat mengangkat material dari kedalaman beberapa ratus km, tetapi apa yang ada di bawah, hingga ke pusat bumi sekitar 6000 km di bawah kaki kita, belum dipahami dengan baik. ”

Gambar interior Bumi kita saat ini menunjukkan bahwa inti luar planet (terletak sekitar 3000 km ke bawah) sebagian besar adalah besi cair, dengan inti dalam dari besi padat di bawahnya. Informasi ini diperoleh dengan melacak gelombang seismik dari gempa bumi saat merambat melalui planet, menghasilkan data tentang kerapatan dan kecepatan suara, dan khususnya kecepatan gelombang kompresional dan geser (v_p dan v_s masing-masing). Namun, nilai yang diukur tidak persis sama dengan apa yang diharapkan untuk besi murni menurut model Bumi Referensi Awal (PREM), jelas Baron. Oleh karena itu, pasti ada sesuatu yang lain – mungkin sesuatu yang kurang padat – hadir di inti.

“Material apa itu, dan seberapa banyak jumlahnya, adalah bidang penyelidikan aktif karena memiliki implikasi untuk memahami sifat Bumi saat ini dan evolusi tata surya secara keseluruhan,” katanya.

Versi perbaikan dari sel landasan berlian

Sarana alternatif untuk mengeksplorasi perilaku material pada tekanan tinggi adalah dengan menggunakan diamond anvil cell (DAC). Namun, bahkan dengan alat ini, dibutuhkan keterampilan yang cukup untuk mencapai tekanan yang sebanding dengan tekanan di inti bumi.

Sensor berlian menyelidiki masalah pada tekanan tinggi

Dalam karya terbaru, pemimpin proyek Daijo Ikuta, Eiji Ohtani dan Alfred Baron menggunakan versi DAC yang lebih baik yang dikenal sebagai landasan step-bevel, dikombinasikan dengan hamburan sinar-X inelastis dan pengukuran difraksi sinar-X. Teknik hamburan sinar-X memungkinkan peneliti untuk mengamati gerakan atom dalam material menggunakan sinar-X dan merupakan satu-satunya metode untuk mengukur kecepatan suara dalam logam secara langsung di bawah kompresi statis ekstrim dalam DAC. Para peneliti melakukan pengukuran ini di fasilitas RIKEN untuk hamburan sinar-X inelastis Quantum NanoDynamics Beamline di Spring-8 di Prefektur Hyogo.

Pengukuran ini mengungkapkan bahwa pada tekanan 310–327 GPa – tekanan statis tertinggi yang pernah dicapai dalam studi yang menggunakan hamburan sinar-X inelastis dan di tempat Teknik difraksi sinar-X – densitas besi heksagonal-tertutup-kemasan adalah 13.87 g/cm³. Para peneliti juga menemukan bahwa v_p dan v_s inti dalam masing-masing sekitar 4% dan 36% lebih lambat, daripada kecepatan yang sesuai dari besi murni pada tekanan inti dalam. “Nilai densitas dan kecepatan suara ini dapat dijelaskan dengan penambahan sekitar 3% silikon dan 3% belerang (berdasarkan berat) ke besi di inti dalam, seperti yang mungkin terjadi dengan pengayaan material secara selektif akibat pertumbuhan inti dalam dari inti luar, ”kata Baron Dunia Fisika.

Hasilnya dirinci dalam Alam Komunikasi.

• Konten Bertenaga SEO & Distribusi PR. Dapatkan Amplifikasi Hari Ini.
• Platoblockchain. Intelijen Metaverse Web3. Pengetahuan Diperkuat. Akses Di Sini.
• Sumber: https://physicsworld.com/a/sound-speed-measurements-shed-light-on-earths-interior/