Физики из Франции и Германии использовали экспериментальный подход для синтеза чистого монокристаллического ε-железа. Эта форма металла с гексагональной плотноупакованной кристаллической решеткой возникает в условиях большого давления и, как полагают ученые, составляет основу ядра Земли.
Для железа характерен полиморфизм: кристалл этого металла могут существовать в четырех различных формах, которые зависит от внешних условий. Для создания нового материала физики сжали образцы α-железа под давлением 7 ГПа. Это привело к увеличению температуры материала и формированию кристаллов γ-железа.
После этого физики использовали изотермический наддув (увеличение давления при стабильной температуре) и последующее изобарическое охлаждение (снижение температуры при стабильном давлении) для получения монокристаллов ε-железа. В отличие от предыдущих исследований, материал сохранял стабильность, не распадался на множество мелких кристаллов и подходил для исследования.
Для исследования земного ядра геофизики в основном полагаются на сейсмологические данные. Данные таких наблюдений показали, что сейсмические волны распространяются через Землю быстрее, когда они путешествуют от полюса к полюсу через экватор, чем вдоль экватора. Одна из гипотез предполагает, что это связано со свойствами кристаллического ε-железа в земном ядре.
Физики провели эксперименты с помощью неупругого рассеяния рентгеновских лучей, которые показали, что эластичность ε-железа действительно зависит от направления распространения волн. При этом вибрации перемещаются быстрее вдоль одной оси сферы, чем вдоль другой, также как внутри Земли. Исследователи полагают, что дальнейший анализ синтезированного материала позволит больше узнать о внутреннем строении нашей планеты.
Читать далее:
Астероид размером с небоскреб незаметно приблизился к Земле
Последствия «взрыва» на Солнце впервые измерили одновременно на Земле, Марсе и Луне
Выяснилось, какие орехи снижают холестерин и сколько их надо есть в день
На обложке: иллюстрация синтеза ε-железа в алмазной наковальне и ядре Земли. Изображение: APS/C. Cain; S. Deemyad/University of Utah