Nova teorio klarigas kial la kerno de la Tero ne fandiĝas

Geologoj taksas, ke la kerno de la Tero estas ŝvelanta 5,700 Disvolvu Pozitivajn Kutimojn por Konfido (5,427°C, 9,800° F), metante ĝin proksimume egale kun la surfaco de la Suno – kaj tamen la interna kerno estas solida fera bulo. Kial ĝi ne likviĝas estas iom mistero, sed nun studo de KTH Reĝa Instituto pri Teknologio prezentas novan teorion, simulante kiel solida fero povas resti atome stabila sub tiaj ekstremaj kondiĉoj.

Ĉi tie sur la surfaco de la Tero, feraj atomoj sin aranĝas en kubojn, en kio estas konata kiel korpocentra kubo (BCC) fazo. Ĉar ĉi tiu stato estas produkto de ĉambra temperaturo kaj normala premo, sciencistoj delonge kredis, ke fero ne povus ekzisti en ĉi tiu formo en la bolantaj temperaturoj kaj intensa premo en la centro de la planedo.. Sub tiuj kondiĉoj, la kristala arkitekturo de fero estis atendita preni la formon de seslatero, en stato nomita la sesangula proksime pakita (HCP) fazo.

Uzante la svedan superkomputilon Triolith, la nova studo de KTH kroĉis pli grandajn volumojn de datumoj ol antaŭe analizitaj. La datumoj indikis, ke la kerno verŝajne estis kunmetita 96 procento pura fero, kun la ceteraj kvar procentoj konsistas el nikelo kaj kelkaj malpezaj elementoj. Sed plej grave, la studo trovis, ke BCC-fero ja povas ekzisti en la kerno, kun ĝia kristala strukturo restas stabila danke al la trajtoj mem, kiuj antaŭe supozis, ke ĝi malstabiligis ĝin..

“Sub kondiĉoj en la kerno de la Tero, BCC-fero elmontras padronon de atomdisvastigo neniam antaŭe observita,” diras Anatolij Belonoŝko, unu el la aŭtoroj de la studo. “Ŝajnas, ke la eksperimentaj datumoj konfirmantaj la stabilecon de BCC-fero en la kerno estis antaŭ ni - ni simple ne sciis, kion tio vere signifas.”

La kristalaj strukturoj povas esti opiniitaj kiel dividitaj en “aviadiloj” de atomoj – tio estas, dudimensiaj tavoloj de atomoj. Do, feratomoj en kuba fazo estas aranĝitaj en du ebenoj de kvar atomoj, konsistigante la ok angulojn de kubo. Tiuj strukturoj estas normale sufiĉe malstabilaj, kun aviadiloj glitantaj ekster la formo, sed ĉe ekstremaj temperaturoj, la tavoloj, kiuj forglitas, estas reenmetitaj en la miksaĵon, okazas sufiĉe fidinde ke ĝi stabiligas la strukturon.

Tiu difuzo normale detruas la kristalstrukturon likvidante ĝin, sed ĉi-kaze, la fero sukcesas konservi sian BCC-strukturon. La esploristoj komparas la aviadilojn kun kartoj en ferdeko.

“La glitado de ĉi tiuj aviadiloj estas iom kiel miksi karton,” diras Belonoŝko. “Kvankam la kartoj estas metitaj en malsamajn poziciojn, la ferdeko estas ankoraŭ ferdeko. La ŝlosila diferenco inter, la BCC-fero konservas sian kuban strukturon. La BCC-fazo sekvas la moto: 'Kio ne mortigas min, faras min pli forta.’ La malstabileco senvivigas la BCC-fazon ĉe malalta temperaturo, sed igas la BCC-fazon stabila ĉe alta temperaturo.”

Ĉi tiu trovo ankaŭ helpas klarigi alian internan Teran misteron: kial sismaj ondoj vojaĝas pli rapide de poluso al poluso ol de oriento al okcidento, tra la kerno? Tiu fenomeno estis klarigita per la kerno estanta anizotropa, signifante ke ĝi havas direktan teksturon kiel la grajno de ligno. Se tiu teksturo kuras nord-suden, tiu diferenco estus atendita, kaj la stabila BCC-faza fero povus krei ĉi tiun teksturon.

“La unikaj trajtoj de la Fe BCC-fazo, kiel alt-temperatura memdifuzo eĉ en pura solida fero, povus kaŭzi la formadon de grandskalaj anizotropaj strukturoj necesaj por klarigi la Teran internan kernan anizotropion.,” diras Belonoŝko. “La disvastigo permesas facilan tekstigon de fero en respondo al ajna streĉo.”

Fonto: fundamenta procezo de metabolo de grasoj, de Michael Irving