بازسازی دما و فشار اعماق زمین در محیط آزمایشگاه

به گزارش ایسنا و به نقل از تک اکسپلوریست، دانشمندان آزمایشگاه اسلک اتم های آهن را تحت دما و فشار بالا قرار دادند و تغيير شکل آن را مشاهده کردند. اتم های آهن به شکل مکعب های نانومقیاس قرار دارند به صورتی که یک اتم در هر گوشه و یک اتم در مرکز قرار دارد. با وارد شدن فشار بالا به این مکعب ها ساختار آن ها تغییر می کند و تبدیل به بلورهای شش ضلعی می شوند. این ساختار اتم ها را محکم تر در کنار هم قرار می دهد.

دانشمندان می خواستند بدانند که اگر ساختار شش ضلعی اتم های آهن تحت فشار بیشتری قرار بگیرد، مشابه آن چه که در خارج از هسته درونی زمین یا هنگام فرود به جو رخ می دهد، چه اتفاقی می افتد.

" آریانا گلیسون"( Arianna Gleason) از نویسندگان این مقاله و دانشمند اسلک می گوید:ما قادر به بازسازی شرایط هسته درونی زمین نبودیم اما توانستیم شرایط هسته بیرونی را بازسازی کنیم که کاری قابل توجه است.

تاکنون هیچ کس واکنش آهن دربرابر چنين فشار و دمای بالایی را مشاهده نکرده بود. با ادامه فشار از سمت ما آهن برای از بین بردن این فشار به دنبال کارآمدترین مکانیسم بود.

آهن از مکانیسمی به نام" دوقلویی" استفاده کرد تا با فشار وارده مقابله کند. این مکانیسم آرایش اتم ها را به سمت طرفین هدایت می کند و تمامی بلورهای شش ضلعی را حدود ۹۰ درجه می چرخاند.

گلیسون می گوید:" دوقلویی" باعث مستحکم تر شدن آهن می شود پیش از آن که تغيير شکل دهد و به شکل موم سان جریان پیدا کند.

پژوهشگران از دو نوع لیزر برای رسیدن به این شرایط شدید دمایی و فشاری استفاده کردند. اولین نوع لیزر نوری بود که یک موج ضربه ای تولید میکرد و نمونه آهن را تحت فشار و دمای بالا قرار می داد. مورد دوم لیزر الکترون آزاد اشعه ایکس با منبع نور منسجم بود که امکان نظارت آهن در سطح اتمی را فراهم می کرد.

" سباستین مرکل"( Sébastien Merkel)، نویسنده اصلی مقاله از دانشگاه لیل در فرانسه می گوید:آزمایشگاه اسلک تنها تاسیساتی بود که می توانست چنین کاری انجام دهد. این آزمایشگاه دریچه ای بسوی ساخت تأسیسات مشابه در جهان است.

دانشمندان هر دو لیزر را به نمونه کوچکی از آهن با قطری تقریباً مشابه یک تار موی انسان تاباندند و همزمان با استفاده از لیزر اشعه ایکس آن را مشاهده کردند.

" گلیسون" می گوید:ما توانستیم در یک میلیاردم ثانیه اندازه گیری انجام دهیم. انجماد اتم ها در نانوثانیه کار هیجان انگیزی است.

دانشمندان این تصاویر را جمع آوری کردند و آنها را در کتابچه ای پویانما( Flip book) برای نشان دادن نحوه ی تغيير شکل آهن قرار دادند.

این مطالعه بینشی جالب در مورد ویژگی های ساختاری آهن در فشار و دمای بالا ارائه می دهد و همچنين به دانشمندان در آزمایش سایر مواد در شرایط شدید کمک می کند.