Bilim adamları, yüksek hızlı bir toptan demir-karbon alaşımının minik mermilerini ateşleyerek, sonunda Dünya'nın iç çekirdeğinde var olduğu düşünülen garip parça-sağlam, yarı sıvı benzeri bir durumun gerçekten mümkün olduğunu gösterdiler.
Bu süperiyonik madde durumu, bazı dalgaları yavaşlatma şekli ve soğuk çelik gibi sert olmaktan ziyade tereyağı gibi squishy olduğunu gösteren ölçümler gibi çekirdekteki bazı olağandışı davranışları düzgün bir şekilde açıklayacaktır.
Çin'deki Sichuan Üniversitesi'nden fizikçi Youjun Zhang, "İlk kez, iç çekirdek koşullarında demir karbon alaşımının dikkat çekici derecede düşük bir kesme hızı sergilediğini deneysel olarak gösterdik" diyor.
“Bu durumda, karbon atomları oldukça hareketli hale gelir, bir kare danstan geçen çocuklar gibi kristalin demir çerçevesini dağıtırken, demirin kendisi sağlam kalır ve sipariş edilir. Bu sözde 'süperik faz', alaşımın sertliğini önemli ölçüde azaltır.
1930lardan beri, Dünya'nın iç mekanının hakim görüşü, sıvı, erimiş bir dış çekirdek ve basınçla o kadar ezilmiş bir iç çekirdeğin modelini takip etti ki, yoğun hakim sıcağa rağmen katı kalıyor. Bununla birlikte, on yıllar boyunca elde edilen sismik verilerden elde edilen bazı kanıtlar, resmin tamamını görmediğimizi ima etti.
Dünya'nın iç yapısı hakkındaki anlayışımız sismik gözlemlerden geliyor. Akustik dalgaların farklı özelliklere sahip malzemelerden geçme ve sıçrama şekli bize gezegenimizin iç mimarisi hakkında oldukça ayrıntılı bir anlayış kazandırdı. Ancak özellikle çekirdekteki kesme dalgalarının düşük hızı, sağlamsa, alıştığımız şekilde olmadığını göstermektedir.
2022'de Çin Bilimler Akademisi'nden jeofizikçi Yu He liderliğindeki bir ekip teorik olarak süperoliğin bulmacayı çözebileceğini gösterdi. İç çekirdekteki tüm Dünya'nın ağırlığının muazzam basıncı, demiri katı bir matriste tutmak için birleşirken, aşırı ısı daha hafif atomların bir sıvı gibi akmasını ve dans etmesine izin verir - hem katı hem de sıvı olan bir süperiyonik durum.
Deneysel kanıtlar bu olasılığı doğruladı. Zhang, He ve meslektaşları, aynı alaşımın Dünya'nın iç çekirdeğinde olması gerektiği gibi davranacak kadar sert bir demir-karbon alaşımı parçasını kaynatmak için dinamik şok sıkıştırma adı verilen bir teknik kullandılar.
Örneklerini hızlandırmak için iki aşamalı hafif gaz tabancaları kullandılar - aşırı hızlarda uçan minik parçacıkları göndermek için dumansız barut ve basınçlı gaza dayanan yüksek hassasiyetli cihazlar.
Bu deney için, demir karbon mermisi, son derece sıkıştırılabilir bir lityum florür hedefinde saniyede 7 kilometreden (.3 mil) fazla hızda ateşlendi. Etki, numuneyi 140 gigapaskal ve 2.600 Kelvin'e (2.327 ° C veya 4.220 ° F) yakın sıcaklıklara basınç basmak için sıkıştıran bir ters şok yaratır.
Bu, 330 ila 360 gigabayslık basınç aralığına ve 5.000 ila 6.000 Kelvin'e ulaşan sıcaklıklara sahip olan iç çekirdek kadar aşırı değil, ancak çekirdek ortamın kilit yönlerini çoğaltacak kadar yüksek.
Bu simüle edilmiş koşullar sadece nanosaniyeler ila mikrosaniyeler arasında sürer - ancak bu, lazerler ve hızlı sensörler kullanarak sıcaklık, yoğunluk ve akustik dalga yayılımını problamak için yeterince uzundur.
Ve elbette, sonuçlar, Poisson'un Dünya'nın iç çekirdeğinin sismik okumalarında gözlemlenen oranı olarak bilinen düşük kesme dalgası hızı ve ölçümü ile eşleşti.
Araştırmacılar, bu koşullar altında, demir matrisinin Batman gibi sıkıca kilitli kaldığını, karbonun ise bir Robin gibi boşluklar arasında aktığını gösterdi.
Çok zarif. Sismik verilerin neden yaptığı gibi göründüğünü ve - deneysel verilerle, iç çekirdeğin kendisine en yakın olduğumuz - ışık elementlerinin aşırı baskılar altında nasıl davrandığı konusunda uzun süredir devam eden tartışmaları çözdüğünü açıklıyor.
Bu, Dünya'nın manyetik alanına yeni bilgiler verebilir, geniş bir yapı, gezegenin derinliklerinde iletkenlik ve konveksiyon dansından uzaya sıçradı.
Zhang, “İç çekirdeğin statik, sert bir modelinden dinamik bir noktaya doğru uzaklaşıyoruz” diyor. “Bu gizli madde durumunu anlamak, bizi Dünya benzeri gezegen içlerinin sırlarını çözmeye bir adım daha yaklaştırıyor.”
Araştırma National Science Review dergisinde
