Usando un yunque de diamante, los físicos han logrado comprimir hierro en la forma que creemos que existe en las profundidades del centro de la Tierra.
se llama chuleta hexagonal, o hierro épsilon (ϵ-Fe), que solo es estable a presiones extremadamente altas. Los científicos creen que la mayoría del hierro en el núcleo de la Tierra tiene esta forma, y una comprensión detallada de sus propiedades puede ayudarnos a comprender por qué hay diferencias direccionales en el centro de nuestro planeta, una propiedad conocida como anisotropía.
Solo hay un problema con esta búsqueda para comprender el núcleo de la Tierra. Aquí en la superficie, en un régimen de presión atmosférica relativamente agradable y bajo, las condiciones son difíciles de replicar en el núcleo. Pero podemos crear condiciones de alta presión para pulsos de tiempo corto, usando yunques de diamante y calor.
Aquí informamos la síntesis de monocristales de ϵ-Fe en celdas de yunque de diamante y la posterior medición de las constantes elásticas monocristalinas para esta fase hasta 32 GPa a 300 K con dispersión inelástica de rayos X. Escribe un equipo dirigido por la física Agnès Dewaele de la Universidad Paris-Saclay en Francia.
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El desafío es convertir la fase de presión atmosférica del llamado hierro ferrito, o hierro alfa. Por lo general, cuando se aplica alta presión a la ferrita en un intento de triturarla en forma hexagonal, se rompe en pequeños cristales inadecuados para un análisis detallado, lo que frustra los esfuerzos para estudiar sus propiedades elásticas.
Por lo tanto, Diwali y sus colegas abordaron el problema paso a paso. Colocaron cristales de ferrita en un yunque de diamante en un calentador de vacío y aumentaron la presión a 7 gigapascales (alrededor de 70 000 veces la presión atmosférica al nivel del mar) y la temperatura a 800 K (527 grados Celsius o 980 Fahrenheit).
Esto produjo una fase intermedia de hierro que se produce a altas temperaturas en las llamadas condiciones atmosféricas. austenita;, o hierro gamma. La austenita tiene una estructura diferente a la de la ferrita, y los cristales de austenita fabricados por el equipo cambiaron a una fase hexagonal más suave a presiones de entre 15 y 33 gigapascales a 300 K.
A continuación, utilizaron la línea de luz de sincrotrón en la Instalación Europea de Radiación de Sincrotrón para sondear los sextantes y analizar sus propiedades.
Lo que sabemos sobre el núcleo de la Tierra se reconstruye en gran medida sobre la base de datos sísmicos. Las ondas de sonido de los temblores planetarios se propagan de manera diferente a través de diferentes materiales; Así es como sabemos que el núcleo de la Tierra está dividido en capas como una mandíbula.
Pero para una comprensión más detallada, necesitamos saber cuál es realmente el material del núcleo y cómo responde a las ondas sonoras. El trabajo de Dewaele y su equipo demostró que la elasticidad del hexaferrum depende de la orientación; Las ondas se propagan más rápido a lo largo de un eje particular.
Esta asimetría también persiste durante los cambios de presión, lo que sugiere que también es así como se comporta el hexágono en hasta 360 GPa el entorno interno del núcleo. Esto es consistente con las observaciones de cómo las ondas sísmicas viajan por el planeta.
Los resultados indican que las técnicas del equipo podrían ser una excelente sonda para comprender las condiciones extremas en el centro de nuestro universo.
Investigación publicada en Cartas de revisión física.
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