چگالی آهن مایع اندازه گیری شد

محققان"دانشگاه توکیو" در مطالعه اخیرشان موفق به اندازه‌گیری چگالی آهن مایع تحت شرایطی مشابه هسته بیرونی زمین شدند.

به گزارش ایسنا و به نقل از تک اکسپلوریست، بعد از گوشته، هسته زمین وجود دارد. هسته بیشتر از فلزات آهن و نیکل ساخته شده و از دو بخش تشکیل یافته است: یک هسته بیرونی (مایع) و یک هسته بیرونی (جامد). هسته درونی و بیرونی ۳ هزار و ۴۸۶ کیلومتر ضخامت دارند. هسته بیرونی زمین، لایه ای از ساختار زمین است که هسته درونی را فرا گرفته و برخلاف آن مایع است و در زیر گوشته قرار گرفته است.

ماده اصلی هسته بیرونی آهن است و چگالی آن به میزان چشمگیری پائین تر از آهن خالص است. پیشتر تصور می شد هسته بیرونی شامل تعداد زيادي عناصر سبک مثل هیدروژن و اکسیژن است. پژوهشگران طی این مطالعه علاوه بر تشخیص نوع و میزان این عناصر سبک، درک درستی از منشأ زمین و موادی که زمین و محیط هسته را جدا شدن از گوشته تشکیل می‌دهند، بدست آوردند.

در هر صورت آن ها در آغاز به تخمین دقیق چگالی آهن مایع خالص در فشار شدید و درجه حرارت بالا نیاز داشتند تا بتوانند چگالی آهن مایع در هسته بیرونی و درونی را با هم مقایسه کنند.

با افزایش فشار، نقطه ذوب آهن نیز افزایش می یابد و این مسأله بررسی چگالی آهن مایع تحت فشار فوق العاده بالا را دشوار می کند. اندازه‌گیری های چگالی آهن مایع در فشار بالا قبلاً نشان داده بود که چگالی آهن مایع در فشار بالا در هسته حدود ۱۰ درصد بیشتر از چگالی آهن مایع در حالت معمول است.

طی این مطالعه پژوهشگران دانشگاه توکیو با همکاري محققان کشورهای ژاپن و فرانسه از ابزار تابش سنکروترون بزرگ اسپرینگ- ۸ (large synchrotron radiation facility SPring- ۸) در ژاپن استفاده کردند.

دانشمندان با استفاده از این تجهیزات، چگالی آهن مایع را تحت شرایطی مشابه هسته بیرونی زمین (با اتمسفر یک میلیون و حرارت چهار هزار درجه سانتی گراد) اندازه‌گیری کردند. اندازه‌گیری چگالی دقیق آهن مایع در چنین شرایطی برای درک ترکیبات شیمیایی بسیار مهم است.

این مطالعه طبق داده های اندازه‌گیری شده در مطالعات پیشین که توسط ابزار اشعه ایکس با شدت زیاد در تاسیسات اسپرینگ- ۸ برای اندازه‌گیری پراش اشعه ایکس آهن مایع تحت فشارهای بسیار بالا و دمای بالا انجام شده بود، صورت گرفت. دانشمندان همینطور مشخصات سرعت صوت مایعات را در شرایط شدید بیش از ۴۵۰ هزار اتمسفر را اندازه‌گیری کردند. داده ها در دما و فشارهای مختلف جمع آوری و سپس با داده های موج- شوک قبلی ترکیب شد تا چگالی شرایط را در کل هسته زمین محاسبه کند. اکنون، یک رویکرد ایده آل برای ارزیابی تراکم هسته بیرونی زمین مشاهدات لرزه ای است. یافته های این مطالعه نشان داد که آهن خالص تقریباً هشت درصد از هسته بیرونی زمین متراکم تر است.