物理学家合成了地核内可能存在的单晶铁
BALI @ 2023.08.06 , 07:07 上午
通过在金刚石-硅电池中压缩铁的特定结晶取向，研究人员首次创造出了这种金属在地核中可能具有的结构
由法国原子能与替代能源委员会(CEA)和巴黎萨克雷大学的物理学家和地质学家组成的团队，与ESRF、BP220、F-38043格勒诺布尔塞德克斯的一位同事以及欧洲同步辐射研究中心的另一位同事合作，成功合成了一种与地球核心中铁相同形式的单晶铁。
该小组在《Physical Review Letters》(物理评论快报)杂志上发表的论文中描述了他们如何使用实验方法合成纯单晶ε-铁以及该材料的可能用途。
在试图了解地球内部组成时，科学家们不得不主要依赖地震学数据。这些研究使科学家们相信核心是固态的，并且它被液态包围。但仍有疑问。例如，在20世纪80年代，研究发现地震波在从地极到地极传播时比从赤道到赤道传播时传播速度更快，但没有人能解释原因。
大多数理论认为这很可能是因为核心中的铁的结构方式。该领域的大多数人认为，如果能够在表面制造并测试存在于核心中的铁，那么这些问题就可以得到相当程度的肯定。但由于合成过程中会发生断裂，这已被证明是具有挑战性的。在这项新的研究中，研究小组找到了解决这些问题的方法，并因此找到了一种合成可用于测试地球核心中铁属性的铁的方法。
该团队的工作包括将α-铁样品压缩到7GPa。这样做会使其温度上升到约800开尔文。这导致其结构转变为γ-铁晶体。更多的压力促使γ-铁形成ε-结构铁，这种单晶被认为与地球核心中的铁相同。
研究小组进行了实验，表明他们的ε-铁的方向性弹性与地球核心中的铁一样，振动沿一个球轴传播的速度比沿另一个轴传播的速度更快。他们建议他们的方法可以用于生成铁样品来测试关于地球核心组成的理论。