Măsurătorile vitezei sunetului aruncă lumină asupra interiorului Pământului

Cercetătorii au măsurat viteza sunetului în fier pur sub presiuni similare cu cele care există la limita interioară a miezului Pământului. Rezultatul sugerează că această regiune a miezului poate fi îmbogățită în siliciu și sulf.

„Poate fi surprinzător, dar nu avem prea multe informații despre centrul planetei pe care trăim”, spune Alfred Baron a Centrul RIKEN Spring-8 in Japonia. „Se pot săpa câțiva kilometri, iar vulcanii și tectonica plăcilor pot aduce material de la adâncimi de câteva sute de km, dar ceea ce se află mai jos, până în centrul Pământului la aproximativ 6000 de km sub picioarele noastre, nu este bine înțeles. ”

Imaginea noastră actuală a interiorului Pământului sugerează că nucleul exterior al planetei (situat la aproximativ 3000 km în jos) este în mare parte fier lichid, cu un nucleu interior de fier solid dedesubt. Aceste informații sunt obținute prin urmărirea undelor seismice de la cutremure pe măsură ce acestea se propagă prin planetă, furnizând date despre densitatea și viteza sunetului și în special vitezele undelor de compresie și de forfecare (v_p și v_s respectiv). Cu toate acestea, valorile astfel măsurate nu sunt în acord exact cu ceea ce se așteaptă pentru fierul pur conform modelului Pământului de referință preliminară (PREM), explică Baron. Prin urmare, trebuie să existe altceva – posibil ceva mai puțin dens – prezent în miez.

„Ce este acel material și cât de mult ar putea fi el, sunt domenii active de investigație, deoarece au implicații pentru înțelegerea proprietăților actuale ale Pământului și a evoluției sistemului solar în ansamblu”, spune el.

Versiune îmbunătățită a unei celule de nicovală de diamant

Un mijloc alternativ de explorare a comportamentului materialelor la presiuni ridicate este utilizarea unei celule de nicovală cu diamant (DAC). Cu toate acestea, chiar și cu acest instrument, este nevoie de abilități considerabile pentru a obține presiuni comparabile cu cele din miezul Pământului.

Senzorii cu diamante sondează materia la presiuni ridicate

În cea mai recentă lucrare, liderii de proiect Daijo Ikuta, Eiji Ohtani iar Alfred Baron a folosit o versiune îmbunătățită a unui DAC cunoscută sub numele de nicovală cu teșit în trepte, combinată cu împrăștierea inelastică a razelor X și măsurătorile difracției de raze X. Tehnica de împrăștiere a razelor X permite cercetătorilor să observe mișcările atomice în materiale folosind raze X și este singura metodă de măsurare a vitezei sunetului în metale direct sub compresie statică extremă într-un DAC. Cercetătorii au făcut aceste măsurători la instalația RIKEN pentru împrăștierea inelastică a razelor X, Linia de lumină Quantum NanoDynamics la Spring-8 în prefectura Hyogo.

Aceste măsurători au arătat că la o presiune de 310–327 GPa – cea mai mare presiune statică realizată vreodată în studiile care utilizează împrăștierea inelastică a razelor X și in situ Tehnici de difracție cu raze X – densitatea fierului hexagonal-închis-ambalat este de 13.87 g/cm³. Cercetătorii au mai descoperit că v_p și v_s ale miezului interior sunt cu aproximativ 4% și, respectiv, 36% mai lente decât vitezele corespunzătoare ale fierului pur la presiuni ale miezului interior. „Aceste valori ale densității și vitezei sunetului pot fi explicate prin adăugarea a aproximativ 3% siliciu și 3% sulf (în greutate) la fierul din miezul interior, așa cum poate apărea printr-o îmbogățire selectivă a materialului datorită creșterii miezului interior din miezul interior. miez exterior”, spune Baron Lumea fizicii.

Rezultatele sunt detaliate în Natura Comunicaţii.

• Distribuție de conținut bazat pe SEO și PR. Amplifică-te astăzi.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Cunoștințe amplificate. Accesați Aici.
• Sursa: https://physicsworld.com/a/sound-speed-measurements-shed-light-on-earths-interior/