RIKEN’in SPring-8 Merkezi’nde gelişmiş röntgenler kullanılarak yeni bir basınç ölçeği belirlendi. Eski ölçeğin, Dünya’nın çekirdeğinde bulunan seviyelerdeki basıncı %20 oranında fazla tahmin ettiği görüldü. Bu yeni ölçeğin etkileri çok büyüktür ve iç çekirdeğin önceden düşünülenin yaklaşık iki katı kadar hafif malzemeye sahip olduğu ortaya çıkmıştır.
Araştırmacılar, gelişmiş x-ışınlarını kullanarak Dünya’nın iç kısmını ortaya çıkaran daha doğru bir basınç ölçeğini ortaya çıkardılar. çekirdek önceden tahmin edilenin iki katı hafif malzemeye sahiptir. Metodolojileri gelecekteki basınç ölçümleri için daha kolay bir yol sağlıyor.
8 Eylül’de Science Advances dergisinde yayınlanan araştırmada, bilim adamlarından oluşan bir ekip, Dünya’nın basınç ölçümlerini anlamak için kritik önem taşıyan yeni bir basınç ölçeği belirledi. kompozisyon.
RIKEN’in SPring-8 Merkezindeki benzersiz derecede güçlü bir spektrometreden alınan x-ışınlarını kullanarak, önceki çalışmaların bazı büyük tahminlerinden kaçındılar ve önceki ölçeğin basıncı 230 gigapaskalda %20’den fazla fazla tahmin ettiğini keşfettiler ( 2,3 milyon atmosfer) – Dünya’nın çekirdeğinde ulaşılan bir basınç. Bu, bir kişinin 26 mil (42 kilometre) olduğunu düşündüğü bir maraton koşusunda gerçekte yalnızca 21 mil (34 kilometre) koştuğunu fark etmesine benzer. %20 mütevazı bir düzeltme gibi görünse de büyük sonuçlar doğurur.
Dünya’nın Bileşimi İçin Çıkarımlar
Doğru bir basınç ölçeği, Dünyanın bileşimini anlamak için kritik öneme sahiptir. Özellikle çekirdek bileşimi hararetle tartışılıyor çünkü hem şu andaki gezegenimizi anlamak hem de güneş sisteminin uzak geçmişteki evrimini anlamak açısından önemli.
Çekirdek genel olarak kabul edilse de Çoğunlukla demir, depremlerden kaynaklanan sismik dalgaların yayılımının izlenmesinden elde edilen kanıtlar, çekirdeğin aynı zamanda daha hafif malzeme de içerdiğini gösteriyor.
Sismolojik modeli yorumlamak için yeni ölçek kullanıldığında ekip, çekirdekteki hafif malzeme miktarının iç çekirdek daha önce beklenenin neredeyse iki katıydı ve aslında tüm çekirdekteki hafif malzemenin toplam kütlesi muhtemelen üzerinde yaşadığımız katman olan Dünya’nın kabuğunun beş katı veya daha fazlasıydı.
Araştırma Metodoloji
Yeni çalışmada, Alfred Q.R. RIKEN SPring-8 Merkezi’nden Baron ve Tohoku Üniversitesi’nden Daijo Ikuta ve Eiji Ohtani, basınç altındaki bir renyum örneğinin ses hızını ölçmek için Esnek Olmayan X-ışını Saçılımını (IXS) kullandı. Küçük bir renyum örneği (<0,000000001 gram = 1 nanogram), bir Elmas Örs Hücresi (DAC) içindeki iki elmas kristali arasında ezilerek aşırı basınç altına alındı.
Hücre, BL43LXU’daki büyük IXS spektrometresine yerleştirildi. (şekil 2) ve renyumdan saçılan x-ışınlarının enerjisindeki küçük (~1 ppm) değişimler dikkatlice ölçüldü ve bu, araştırmacıların renyumun ses hızını belirlemesine olanak tanıdı.
Hem sıkıştırmayı hem de sıkıştırmayı belirlediler. /boyuna ve kayma/enine ses hızları ve renyumun yoğunluğu. Bu, araştırmacıların renyumun maruz kaldığı basıncı belirlemesine olanak tanıdı.
Basınç Göstergesi Olarak Renyum Yoğunluğu
Yeni çalışma, renyum yoğunluğu ile basınç arasında doğrudan bir ilişki sağlıyor. Baron şunları söylüyor: “Renyumun yüksek basınçtaki yoğunluğunun ölçümü basit ve hızlıdır ve dünya çapında bu tür ölçümlerin yapılabileceği birçok tesis bulunmaktadır. Ancak ses hızını ölçmek çok daha zordur ve bu basınçlarda, RIKEN’in SPring-8’deki BL43LXU’daki spektrometresi kullanılarak pratik olarak mümkün olabilir.”
Ekip, diğer bilim adamlarının da bu işin yükünü üstlenmesini sağladı. artık basıncı belirlemek için ölçümü çok daha kolay bir yoğunluk kullanabiliyoruz.
Ikuta, Ohtani ve Baron’un söylediği gibi: “Metalik demirin yüksek basınç altındaki davranışını yorumlamak için yeni ölçeğimizi kullandığımızda ve bunu karşılaştırdığımızda Dünyanın sismik modeliyle, iç çekirdekte saklanan hafif malzemenin muhtemelen daha önce beklenenin iki katı kadar olduğunu bulduk. Diğer gezegenlerin yapısı dikkate alındığında benzer, belki de daha büyük boyutlarda değişiklikler beklenebilir. Çalışmamız aynı zamanda Dünya’nın çekirdeğininkine benzer veya daha büyük basınçlarda ölçülen neredeyse tüm malzeme özelliklerinin basınca bağımlılığının yeniden değerlendirilmesini de önermektedir.”
Referans: “Bir multimegabar tarafından ortaya çıkarılan Dünya’nın çekirdeğindeki yoğunluk açığı birincil basınç ölçeği”, Daijo Ikuta, Eiji Ohtani, Hiroshi Fukui, Tatsuya Sakamaki, Rolf Heid, Daisuke Ishikawa ve Alfred Q. R. Baron, 8 Eylül 2023, Science Advances.
DOI: 10.1126/sciadv.adh8706