음속 측정으로 지구 내부에 빛을 비추다

연구자들은 지구의 내핵 경계에 존재하는 압력과 유사한 압력 하에서 순수한 철의 음속을 측정했습니다. 결과는 코어의 이 영역이 규소와 황이 풍부할 수 있음을 시사합니다.

"놀랍겠지만 우리는 우리가 살고 있는 지구의 중심에 대한 정보가 많지 않습니다."라고 말합니다. 알프레드 바론 의 리켄 스프링-8 센터 일본에서. “몇 킬로미터 아래를 파낼 수 있고, 화산과 판구조는 수백 킬로미터 깊이에서 물질을 가져올 수 있지만, 그 아래, 우리 발 아래 약 6000킬로미터 아래에 있는 지구 중심까지 무엇이 있는지는 잘 이해되지 않습니다. ”

현재 지구 내부에 대한 우리의 그림은 행성의 외핵(약 3000km 아래에 위치)이 대부분 액체 철이고 그 아래에 단단한 철의 내부 핵이 있음을 시사합니다. 이 정보는 행성을 통해 전파되는 지진의 지진파를 추적하여 얻을 수 있으며, 밀도와 음속, 특히 압축 및 전단파 속도에 대한 데이터를 생성합니다.v_p 및 v_s 각기). 그러나 이와 같이 측정된 값은 Preliminary Reference Earth 모델(PREM)에 따라 순수 철에 대해 예상되는 값과 정확히 일치하지 않는다고 Baron은 설명합니다. 따라서 코어에는 다른 것(밀도가 덜한 것)이 있어야 합니다.

"그 물질이 무엇인지, 얼마나 많이 있을지는 지구의 현재 속성과 태양계 전체의 진화를 이해하는 데 영향을 미치기 때문에 활발한 조사 영역입니다."라고 그는 말합니다.

다이아몬드 앤빌 셀의 개선된 버전

고압에서 재료의 거동을 탐색하는 또 다른 방법은 다이아몬드 앤빌 셀(DAC)을 사용하는 것입니다. 그러나 이 도구를 사용하더라도 지구의 핵과 비슷한 압력을 달성하려면 상당한 기술이 필요합니다.

고압에서 다이아몬드 센서 프로브 물질

최신 작업에서 프로젝트 리더 다이조 이쿠타, 오타니 에이지 Alfred Baron은 비탄성 X선 산란 및 X선 회절 측정과 결합된 계단식 베벨 앤빌로 알려진 DAC의 개선된 버전을 사용했습니다. X선 산란 기술을 통해 연구자들은 X선을 사용하여 재료의 원자 운동을 관찰할 수 있으며 DAC에서 극단적인 정적 압축 상태에서 금속의 음속을 직접 측정할 수 있는 유일한 방법입니다. 연구원들은 RIKEN의 비탄성 X선 산란 시설에서 이러한 측정을 수행했습니다. Spring-8의 Quantum NanoDynamics 빔라인 효고현에서.

이러한 측정은 310–327 GPa의 압력에서 – 비탄성 X선 산란 및 현장 X선 회절 기술 – 육방밀폐철의 밀도는 13.87g/cm³. 연구원들은 또한 다음과 같은 사실을 발견했습니다. v_p 및 v_s 내부 코어 압력에서 순철의 해당 속도보다 각각 약 4% 및 36% 더 느립니다. "이러한 밀도와 음속 값은 내부 코어의 철에 약 3%의 실리콘과 3%의 황(무게 기준)을 추가하는 것으로 설명할 수 있습니다. 외핵”이라고 Baron은 말합니다. 물리 세계.

결과는 에 자세히 나와 있습니다. 자연 통신.

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