|
Представление о составе ядра Земли меняется
|
|
|
|
В работе, опубликованной в журнале Science Advances, группа исследователей определила новую шкалу давления, которая имеет решающее значение для понимания состава Земли. Используя рентгеновские лучи от уникально мощного спектрометра в Центре RIKEN Spring-8, они избежали некоторых крупных приближений предыдущей работы, обнаружив, что предыдущая шкала завышала давление более чем на 20% и составляла 230 гигапаскалей (2,3 миллиона атмосфер) - давление достигло в ядре Земли. Это похоже на то, как если бы кто-то пробежал марафон, который, по его мнению, составлял 42 километра, но обнаружил, что на самом деле пробежал только 34 километра. Хотя коррекция в 20% может показаться скромной коррекцией, она имеет большие последствия.
|
|
|
|
Точная шкала давления имеет решающее значение для понимания состава Земли. В частности, горячо обсуждается состав ядра, поскольку он важен как для понимания нашей планеты в настоящее время, так и для понимания эволюции Солнечной системы в далеком прошлом. Хотя общепринято, что ядро состоит в основном из железа, данные отслеживания распространения сейсмических волн от землетрясений позволяют предположить, что ядро также содержит более легкий материал. Когда новая шкала была использована для интерпретации сейсмологической модели, команда обнаружила, что количество легкого материала во внутреннем ядре примерно вдвое превышает ожидаемое ранее, и действительно, общая масса легкого материала во всем ядре, вероятно, в пять раз больше, чем ожидалось ранее. или более того, земной коры — слоя, на котором мы живем.
|
|
|
В новой работе команда под руководством Альфреда К.Р. Барон из Центра RIKEN Spring-8, а также Дайдзё Икута и Эйдзи Отани из Университета Тохоку использовали неупругое рассеяние рентгеновских лучей (IXS) для измерения скорости звука в образце рения под давлением. Крошечный образец рения (<0,000000001 грамм = 1 нанограмм) был подвергнут экстремальному давлению путем дробления его между двумя кристаллами алмаза в ячейке с алмазными наковальнями (DAC). Ячейку поместили в большой спектрометр IXS на BL43LXU, и небольшие (~1 ppm) сдвиги в энергии рентгеновских лучей, рассеянных рением, были тщательно измерены, что позволило исследователям определить скорость звука рения. Они определили как продольную/продольную, так и сдвиговую/поперечную скорости звука, а также плотность рения. Это позволило исследователям определить давление, которому подвергся рений.
|
|
|
|
Новое исследование показывает прямую связь между плотностью рения и давлением. Барон говорит: «Плотность рения при высоком давлении измерить легко и быстро, и во всем мире существует множество установок, где можно проводить такие измерения. Однако измерение скорости звука гораздо сложнее, и при таких давлениях, вероятно, практически возможно только с использованием спектрометра RIKEN на BL43LXU источника Spring-8». Команда проделала тяжелую работу, чтобы другие ученые теперь могли использовать гораздо более легкую для измерения плотность для определения давления.
|
|
|
|
Как говорят Икута, Отани и Барон: «Когда мы использовали нашу новую шкалу для интерпретации поведения металлического железа под высоким давлением и сравнили ее с сейсмической моделью Земли, мы обнаружили, что легкий материал, скрытый во внутреннем ядре, вероятно, примерно в два раза больше, чем ожидалось ранее. Подобные изменения, возможно, даже большие по величине, можно ожидать при рассмотрении структуры других планет. Наша работа также предполагает переоценку зависимости от давления почти всех свойств материала, которые были измерены при давлениях, аналогичных или больших чем у ядра Земли».
|
|
|
|
Источник
|
