Fizičari su postigli veliko otkriće korištenjem dijamantnog nakovnja za komprimiranje željeza u oblik za koji se vjeruje da postoji duboko u Zemljinoj jezgri. Dobivena tvar, poznata kao heksaferum ili epsilon željezo (ϵ-Fe), stabilna je samo pod ogromnim pritiscima.
Fizičari smatraju da ova posebna faza željeza čini značajan dio Zemljine jezgre i razumijevanje njegovih svojstava moglo bi rasvijetliti razloge koji stoje iza varijacija smjera teksture jezgre, koje se nazivaju anizotropija.
Izazov u razumijevanju Zemljine jezgre leži u repliciranju njezinih uvjeta, s obzirom na to da okoliš na površini karakterizira puno niži atmosferski tlak. Međutim, korištenjem dijamantnog nakovnja i primjenom topline, istraživači mogu simulirati scenarije visokog tlaka na kraće vrijeme.
Fizičarka Agnès Dewaele i njezin tim sa Sveučilišta Paris-Saclay u Francuskoj pozabavili su se tim problemom postupnim prelaskom s ferita, ili alfa željeza, koje postoji pri atmosferskom tlaku, na heksaferum. Obično primjena visokog tlaka na ferit rezultira njegovim lomljenjem u neupotrebljive sićušne kristale, ometajući proučavanje njegovih elastičnih svojstava.
Dewaelein pristup uključivao je postavljanje feritnih kristala unutar dijamantnog nakovnja u vakuumskom grijaču. Tlak je podignut na 7 gigapaskala, a temperatura na 800 Kelvina (537 stupnjeva Celzija), što je dovelo do međufaze željeza zvane austenit ili gama željezo. Ova međufaza je glatko prešla u hexaferrum pri tlaku između 15 i 33 gigapaskala na 300 Kelvina (27 stupnjeva Celzija).
Koristeći sinkrotronsku liniju zraka u Europskom postrojenju za sinkrotronsko zračenje, znanstvenici su analizirali svojstva heksaferuma. Za razliku od našeg trenutnog razumijevanja Zemljine jezgre na temelju seizmičkih podataka, koji otkrivaju razlike u širenju akustičnih valova, studija je imala za cilj utvrditi stvarni sastav jezgre i njen odgovor na takve valove.
Dewaelein tim otkrio je da elastičnost heksaferuma varira u smjeru, s valovima koji se šire brže duž određene osi. Ova ovisnost o smjeru ostaje dosljedna čak i tijekom fluktuacija tlaka, što ukazuje na njegovo ponašanje unutar ekstremnog okruženja unutarnje jezgre, koja doživljava pritiske do 360 gigapaskala. Ovo otkriće je u skladu s opažanjima kretanja seizmičkih valova unutar našeg planeta.
Rezultati istraživanja, objavljenog u časopisu Physical Review Letters, sugeriraju da bi metodologija tima mogla poslužiti kao vrijedan alat za stjecanje uvida u izvanredne uvjete koji prevladavaju u Zemljinoj jezgrri.
Izvor: Science Alert
