اندازه گیری چگالی آهن مایع در شرایطی مشابه هسته بیرونی زمین - مجله نماشو

به گزارش خبرنگاران و به نقل از تک اکسپلوریست، پس از گوشته، هسته زمین وجود دارد. هسته بیشتر از فلزات آهن و نیکل ساخته شده و از دو بخش تشکیل شده است: یک هسته بیرونی(مایع) و یک هسته بیرونی (جامد). هسته درونی و بیرونی 3 هزار و 486 کیلومتر ضخامت دارند. هسته بیرونی زمین، لایه ای از ساختار زمین است که هسته درونی را فرا گرفته و برخلاف آن مایع است و در زیر گوشته قرار گرفته است.

ماده اصلی هسته بیرونی آهن است و چگالی آن به میزان قابل توجهی پایین تر از آهن خالص است. پیشتر تصور می شد هسته بیرونی شامل تعداد زیادی عناصر سبک مانند هیدروژن و اکسیژن است. محققان طی این مطالعه علاوه بر تشخیص نوع و میزان این عناصر سبک، درک درستی از منشا زمین و موادی که زمین و محیط هسته را جدا شدن از گوشته تشکیل می دهند، به دست آوردند.

در هر صورت آنها در ابتدا به تخمین دقیق چگالی آهن مایع خالص در فشار شدید و درجه حرارت بالا احتیاج داشتند تا بتوانند چگالی آهن مایع در هسته بیرونی و درونی را با هم مقایسه نمایند.

با افزایش فشار، نقطه ذوب آهن نیز افزایش می یابد و این مسئله آنالیز چگالی آهن مایع تحت فشار فوق العاده بالا را سخت می نماید. اندازه گیری های چگالی آهن مایع در فشار بالا قبلاً نشان داده بود که چگالی آهن مایع در فشار بالا در هسته حدود 10 درصد بیشتر از چگالی آهن مایع در حالت معمول است.

طی این مطالعه محققان دانشگاه توکیو با همکاری محققان کشورهای ژاپن و فرانسه از ابزار تابش سنکروترون عظیم اسپرینگ-8 (large synchrotron radiation facility SPring-8) در ژاپن استفاده کردند.

دانشمندان با استفاده از این تجهیزات، چگالی آهن مایع را تحت شرایطی مشابه هسته بیرونی زمین(با اتمسفر یک میلیون و حرارت چهار هزار درجه سانتیگراد) اندازه گیری کردند. اندازه گیری چگالی دقیق آهن مایع در چنین شرایطی برای درک ترکیبات شیمیایی بسیار مهم است.

این مطالعه براساس داده های اندازه گیری شده در مطالعات پیشین که توسط ابزار اشعه ایکس با شدت زیاد در تأسیسات اسپرینگ-8 برای اندازه گیری پراش اشعه ایکس آهن مایع تحت فشارهای بسیار بالا و دمای بالا صورت گرفته بود، صورت گرفت. دانشمندان همچنین مشخصات سرعت صوت مایعات را در شرایط شدید بیش از 450 هزار اتمسفر را اندازه گیری کردند. داده ها در دما و فشارهای مختلف جمع آوری و سپس با داده های موج-شوک قبلی ترکیب شد تا چگالی شرایط را در کل هسته زمین محاسبه کند. در حال حاضر، یک رویکرد ایده آل برای ارزیابی تراکم هسته بیرونی زمین مشاهدات لرزه ای است. یافته های این مطالعه نشان داد که آهن خالص تقریباً هشت درصد از هسته بیرونی زمین متراکم تر است.