Dəmir son dərəcə yüksək temperatur və təzyiqlərlə xarakterizə olunan Yerin daxili nüvəsində olan əsas elementlərdən biridir. Dəmirin bu ekstremal şəraitdə necə davrandığını müəyyən etmək bizim planetimizin quruluşu və geodinamikasının hazırkı anlayışını inkişaf etdirməyə kömək edə bilər.

Qrenobldakı Avropa Sinxrotron Radiasiya Müəssisəsində, Paris Politexnik İnstitutunda və dünya üzrə digər institutların tədqiqatçıları ultrasürətli rentgen udma spektroskopiyasından istifadə edərək yüksək temperatur və təzyiqlərdə şokla sıxılmış dəmirin ərimə temperaturu və faza sabitliyini tədqiq edən bir araşdırma apardılar.

Fiziki İcmal Məktublarında dərc olunan onların tapıntıları ekstremal şəraitdə dəmirin ərimə əyrisi və struktur fazasına yeni işıq saldı.

“Bu tədqiqatın məqsədi ultrasürətli sinkrotron rentgen udma spektroskopiyasından istifadə edərək, çox Mbar və minlərlə Kelvin diapazonuna qədər həddindən artıq təzyiq və temperatur şəraitində dəmirin mikroskopik davranışını araşdırmaq idi” dedi Sofiya Baluqani, ilk müəllif. Bu barədə Phys.org-a bildiriblər.

“Bu tədqiqat, əsasən az miqdarda yüngül elementləri olan dəmirdən ibarət olan Yerin nüvəsinin xüsusiyyətlərini anlamaq üçün çox vacibdir.”

Dəmir Yer nüvəsinin əsas komponenti olduğundan, onun xassələri (məsələn, Yerin daxili nüvə sərhədinə yaxın olan təzyiqlərdə ərimə temperaturu) daxili nüvəni ayıran bu xüsusi sərhəddə ərimə temperaturu üçün yuxarı həddi təyin edir. və xarici nüvə.

Bu təzyiqdə ərimə temperaturunun müəyyən edilməsi öz növbəsində geodinamikanın öyrənilməsinə kömək edə bilər və maye olan xarici nüvənin bərk daxili nüvəni əmələ gətirmək üçün kristallaşması prosesini başa düşmək imkanı verir.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=188&slotname=8188791252&adk=1687169288&adf=4054963813&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1737535990&rafmt=11&format=750×188&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-01-temperature-phase-stability-iron-core.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTMxLjAuNjc3OC4yNjYiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEzMS4wLjY3NzguMjY2Il0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjEzMS4wLjY3NzguMjY2Il0sWyJOb3RfQSBCcmFuZCIsIjI0LjAuMC4wIl1dLDBd&dt=1737535990094&bpp=1&bdt=113&idt=112&shv=r20250116&mjsv=m202501210101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1737535985%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1737535985%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3Dcdf7f2f01784f52d%3AT%3D1735196613%3ART%3D1737535985%3AS%3DAA-Afjb8kbeupLLyQ0QHQmZxpM4v&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=7851406386160&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=3&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=447&ady=1911&biw=1903&bih=945&scr_x=0&scr_y=0&eid=31088669%2C31089715%2C95350246%2C31089905%2C31088250%2C95347432&oid=2&pvsid=2334798631256995&tmod=459416763&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=117

“Bu ekstremal şəraitdə dəmirin struktur fazası ilə bağlı da əhəmiyyətli müzakirələr var” dedi Baluqani.

“Biz bu şərtlərdə dəmirin həm struktur, həm də elektron məlumatlarını toplamaq üçün yola çıxdıq. Komanda hələ də bu ekstremal şəraitdə dəmirin elektron struktur məlumatlarını şərh etmək üzərində işləyir, çünki bu tədqiqat sahəsi tamamilə yenidir.”

Baluqani və onun həmkarları təcrübələrini Fransadakı Avropa Sinxrotron Radiasiya Obyektində, xüsusən onun yeni Yüksək Güclü Lazer Qurğusu daxilində həyata keçirdilər. Bu tədqiqat saytı 40J-dən yuxarı enerji ilə yüksək güclü lazerləri ultra sürətli (≈100 ps) rentgen udma spektroskopiyası üçün optimallaşdırılmış enerji dispersiyalı ID24-ED şüa xətti ilə birləşdirən müxtəlif qabaqcıl texnologiyalara ev sahibliyi edir.

“Yüksək güclü lazer çox qatlı hədəfə fokuslanır və isti plazma yaratmaq üçün birinci təbəqəni (adətən polimer) kəsir”, – deyə Baluqani izah edib.

“Bu plazma genişlənir və dəmir nümunəsi vasitəsilə səsdən yüksək sürətlə yayılan şok dalğası yaradır. Zərbə dalğası dəmirdə həddindən artıq təzyiq və temperatur şəraitinə səbəb olur. Eyni zamanda, X-şüaları dəmirin XAS spektrini tutmaq üçün sinxronlaşdırılır. şok dalğası dəmirdəki pik təzyiqə və temperatura uyğun gələn nümunədən çıxır.”

Tədqiqatçılar tərəfindən toplanan ultra-sürətli (≈100 ps) rentgen udma spektroskopiyası ölçmələri son dərəcə yüksək təzyiq və temperaturda dəmirin struktur fazası haqqında ətraflı məlumat verdi.

Gündəlik anlayışlar üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosda ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz xəbər bülleteni üçün qeydiyyatdan keçin və mühüm nailiyyətlər, innovasiyalar və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniliklər əldə edin .Abunə ol

Tədqiqatçılar 240 GPa-da ərimə əyrisi yaxınlığında dəmirin kütlə temperaturunu ölçməklə yanaşı, bu elementin Yerin nüvəsində olanları əks etdirən şəraitdə məruz qaldığı struktur dəyişikliklərini müəyyən edə bildilər.

“Temperatur həm şok, həm də statik sıxılma təcrübələrində ölçülməsi xüsusilə çətin parametrdir” dedi Baluqani.

“Şok ilə sıxılma zamanı qızdırılan nümunədən istilik öz-özünə emissiyası adətən tutulur və temperaturu qiymətləndirmək üçün Plank qara cisim modelinə quraşdırılır. Bununla belə, bu metodun məhdudiyyətləri var, xüsusən metallar kimi qeyri-şəffaf nümunələr üçün, burada yalnız səth temperaturu ola bilər. ölçülməlidir”.

Qeyd etmək lazımdır ki, ənənəvi yanaşmalardan istifadə etməklə toplanmış şok sıxılma ölçmələri də yalnız 3000 K-dən yuxarı etibarlıdır. Bunun əksinə olaraq, tədqiqatçılar tərəfindən istifadə edilən üsullar onlara Yerin dərinliklərində olanları təqlid edən şəraitdə dəmirin faza diaqramını ölçməyə imkan verirdi. təzyiqin 330 GPa olduğu məlum olan daxili nüvə sərhədində ərimə temperaturunu ekstrapolyasiya etmək üçün istifadə edin.

“İnanıram ki, bu iş müxtəlif metalların ərimə əyrilərini eksperimental olaraq məhdudlaşdırmaq üçün tətbiq oluna bilən XAS istifadə edərək metalların etibarlı kütlə temperaturlarını təyin etmək üçün yeni bir metodun yolunu açdı” dedi Baluqani.

“Əlavə olaraq, biz müəyyən etdik ki, 240 GPa və 5,345 K-də təmiz dəmirin ərimədən bir qədər əvvəl fazası, bir çox nəzəri tədqiqatlar tərəfindən proqnozlaşdırılan bədən mərkəzli kub (bcc) quruluşdan çox, altıbucaqlı sıx paketlənmişdir (hcp).”

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=188&slotname=8188791252&adk=1687169288&adf=809300024&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1737536017&rafmt=11&format=750×188&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-01-temperature-phase-stability-iron-core.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTMxLjAuNjc3OC4yNjYiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEzMS4wLjY3NzguMjY2Il0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjEzMS4wLjY3NzguMjY2Il0sWyJOb3RfQSBCcmFuZCIsIjI0LjAuMC4wIl1dLDBd&dt=1737535990095&bpp=1&bdt=114&idt=120&shv=r20250116&mjsv=m202501210101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1737535985%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1737535985%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3Dcdf7f2f01784f52d%3AT%3D1735196613%3ART%3D1737535985%3AS%3DAA-Afjb8kbeupLLyQ0QHQmZxpM4v&prev_fmts=0x0%2C750x188%2C1005x124&nras=2&correlator=7851406386160&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=3&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=447&ady=3872&biw=1903&bih=945&scr_x=0&scr_y=110&eid=31088669%2C31089715%2C95350246%2C31089905%2C31088250%2C95347432&oid=2&psts=AOrYGskttwAHWCo5ZS1afSP_nVdqqFr1rmQc3PepmKSiZTLh6xDDQAGvmBxiTY6VbF9Q_zG_1zURjgCNMwSn6vWVi9CVABw6%2CAOrYGskCNR1NvR9i9ELGMTbuvbgasc1UB7iV3HiCReUpZ9vdnDfheJMpqFaEFPTXe0B1Oo0Z2mFPsv9FPKoiLBkmUw2zPTBqYA8s4nmhkZPqsLUAPiJ_9w&pvsid=2334798631256995&tmod=459416763&uas=1&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=3&uci=a!3&btvi=3&fsb=1&dtd=27365

Baluqani və onun həmkarları tərəfindən aparılan bu araşdırma Yerin geodinamikasının gələcək tədqiqi üçün mühüm nəticələr verə bilər. Tədqiqatçılar tərəfindən toplanan ölçmələr son nəticədə planetimizin daxili quruluşu və onun istilik tarixi haqqında anlayışı inkişaf etdirə bilər.

“Seysmoloji məlumatlar Yerin əsas şəraitində kəsilmənin yumşalmasını müşahidə edib ki, bu da bəzi nəzəri tədqiqatlar tərəfindən təmiz dəmirin bcc (bədən mərkəzli kub) fazasına aid edilir ” dedi Baluqani. “Tədqiqatımızda ərimə əyrisinin yaxınlığında 240 GPa və 5,345 K-da dəmirin bcc fazını istisna etdik.”

Tədqiqatçıların tapıntıları ekstremal şəraitdə dəmirin ərimə əyrisinə yeni məhdudiyyətlər qoyub, bəzi əvvəlki nəzəri proqnozları təkzib edib.

Bununla belə, onların ölçmələri dəmirin həm Yerin nüvəsində, həm də dəmir faza diaqramının digər təzyiq-temperatur bölgələrində daha yüngül elementlərlə əridilməsi zamanı bcc fazasından başqa bir fazanın daha əlverişli ola biləcəyi ehtimalını istisna etmir.

“İndi bu ekstremal şəraitdə dəmir ərintilərini araşdırmaq və oxşar təcrübələr aparmaq çox maraqlı olardı ” dedi Baluqani.

“Artıq bu sahədə əhəmiyyətli irəliləyişlər var və ümid edirik ki, biz tezliklə Yerin nüvəsini daha yaxşı başa düşəcəyik. Yüksək güclü lazer qurğularında texnoloji irəliləyişlərlə, həmçinin, Yerin daha da ekstremal bölgələrini araşdırmaq mümkün olacaq. dəmir və dəmir ərintilərinin faza diaqramı.”

Dəmir və dəmir ərintilərini daha da həddindən artıq temperatur və təzyiqlərdə tədqiq etməklə tədqiqatçılar tellurik ekzoplanetlərin (məsələn, super-Yerlər) strukturunu daha yaxşı başa düşə bildilər.

Bundan əlavə, onların gələcək işləri nüvə füzyon tədqiqatlarına töhfə verə bilər, bunun üçün dəmir əsas rol oynayır, çünki inertial qapalı birləşmə tədqiqatlarını aparmaq üçün istifadə olunan paslanmayan poladın əsas komponentidir.

Ətraflı məlumat: S. Baluqani və digərləri, Ultrafast X-Ray Absorbsiya Spektroskopiyası ilə yoxlanılmış 270 GPa-a qədər şoklanmış dəmirin ərimə temperaturu və faza sabitliyinə dair yeni məhdudiyyətlər, Fiziki baxış məktubları (2024). DOI: 10.1103/PhysRevLett.133.254101

Jurnal məlumatı: Fiziki baxış məktubları 

© 2025 Science X Network