RIKEN’deki araştırmacılar, aşırı basınçlarda saf demirin ses hızını ölçerek Dünya’nın çekirdek bileşimine ışık tuttu ve diğer malzemeler için gelişmiş ölçümler sağladı.
Bilim adamları, öncekilerin iki katı basınçta ses hızı ölçümleri gerçekleştirerek Dünya’nın çekirdeğinin bileşimini daha doğru bir şekilde sınırlandırdılar.
RIKEN Materials’da Alfred Q. R. Baron tarafından 15 yıl önce başlatılan bir program üzerine inşa edilmiştir. Dinamik Laboratuvarı, araştırmacılar nihayet Dünya’nın iç çekirdeğine karşılık gelen statik basınçlarda saf demirin ses hızını ölçebildiler. Bu, RIKEN SPring-8 Center’ın Kuantum NanoDynamics Beamline’ında mümkün oldu: dünya lideri spektrometresini x-ışını optiğindeki yeni gelişmeler ve yeni bir yüksek basınç hücresi türüyle birleştiren ekip, sabit koşullar altında ve basınçlarda ölçümler yapabildi. önceki rekorlarının yaklaşık iki katı ve dünyadaki diğer tüm tesislerden üç kattan fazla daha yüksek (Şekil 1).
Şekil 1: RIKEN Quantum NanoDynamics Beamline’daki yüksek çözünürlüklü spektrometre (BL43LXU), RIKEN SPring-8 Center’dan. Fotoğraflar ana spektrometre kolunu, numune konumlarını ve ölçek için iki bilim adamını gösteriyor. Kredi: © 2023 RIKEN SPring-8 Center
Çalışma ilginç çünkü Dünya’nın çekirdeğinin bileşimine kısıtlamalar getirilmesine izin veriyor. Baron, “Aslında üzerinde yaşadığımız gezegenin merkezi hakkında inanılmaz derecede az bilgiye sahibiz” diyor. “Depremlerden gelen sismolojik dalgaların gezegen boyunca ilerleyişini takip eden diğer çalışmalar, bize derinliğin bir fonksiyonu olarak yoğunluk ve ses hızı için bir model veriyor – ama hepsi bu: ayrıntılı kompozisyon bilinmiyor ve kompozisyon olduğu için tartışma konusu olmaya devam ediyor. hem gezegenin mevcut yapısını hem de gezegenin ve hatta Güneş Sisteminin evrimini anlamak açısından önemli.”
Nature Communications’da yayınlanan en son ölçüm, Baron’un ABD’deki Materials Dynamics Group ile yaptığı bir işbirliğiydi. RIKEN SPring-8 Merkezi, Tohoku Üniversitesi’nden Eiji Ohtani ve Daijo Ikuta ve Ehime Üniversitesi ve Japonya Synchrotron Radyasyon Araştırma Enstitüsü’nden (SPring-8/JASRI) araştırmacılar. Ekip, basıncın bir fonksiyonu olarak saf demirin ses hızını, basıncın 300 gigapaskal’ı aştığı Dünya’nın iç çekirdeğini aşan yoğunluklara kadar ölçerek Birch yasası olarak bilinen doğrusal bir ilişkiyi doğruladı.
Yeni kanunu kullanarak Sonuçlara göre, Dünya’nın çekirdeğinde demir ve nikele ek olarak az miktarda silikon ve kükürt bulunan bir model öneriyorlar.
“Dahası ve belki de en önemlisi, yöntem diğer malzemeleri de kapsayacak şekilde genişletilerek yeni bir aşırı basınçlarda malzemelerin ses hızlarının ölçümleri için kesinlik düzeyi,” diyor Baron.
Referans: “Altıgen sıkı paketlenmiş demirin ses hızı – Dünyanın iç çekirdek basıncı” yazan Daijo Ikuta, Eiji Ohtani, Hiroshi Fukui, Takeshi Sakai, Daisuke Ishikawa ve Alfred Q. R. Baron, 25 Kasım 2022, Nature Communications.
DOI: 10.1038/s41467-022-34789-2