Nadharia mpya inaeleza kwa nini kiini cha Dunia hakiyeyuki

Wanajiolojia wanakadiria kuwa kiini cha Dunia kinateleza 5,700 K (5,427°C, 9,800° F), kuiweka sawa na uso wa Jua - na bado msingi wa ndani ni mpira thabiti wa chuma.. Kwa nini haitoi maji ni siri kidogo, lakini sasa utafiti kutoka Taasisi ya Teknolojia ya KTH Royal unaweka mbele nadharia mpya, kuiga jinsi chuma kigumu kinaweza kubaki dhabiti katika hali mbaya kama hii.

Hapa juu ya uso wa Dunia, atomi za chuma hujipanga kwenye cubes, katika kile kinachojulikana kama ujazo unaozingatia mwili (BCC) awamu. Kwa kuwa hali hii ni bidhaa ya joto la kawaida na shinikizo la kawaida, Wanasayansi wameamini kwa muda mrefu kuwa chuma haiwezi kuwepo katika fomu hii katika hali ya joto na shinikizo kali katikati ya sayari.. Chini ya masharti hayo, usanifu wa kioo wa chuma ulitarajiwa kuchukua sura ya hexagon, katika hali inayoitwa hexagonal iliyofungwa kwa karibu (HCP) awamu.

Kwa kutumia kompyuta kuu ya Uswidi Triolith, utafiti mpya kutoka KTH ulipunguza idadi kubwa ya data kuliko ilivyokuwa imechanganuliwa hapo awali. Data ilionyesha kuwa msingi unaweza kuwa uliundwa na 96 asilimia chuma safi, huku asilimia nne iliyobaki ikiundwa na nikeli na baadhi ya vipengele vya mwanga. Lakini muhimu zaidi, utafiti uligundua kuwa chuma cha BCC kinaweza kuwepo kwenye msingi, na muundo wake wa kioo ukisalia shukrani thabiti kwa sifa ambazo hapo awali zilidhaniwa kuiyumbisha.

“Chini ya hali katika msingi wa Dunia, Iron ya BCC huonyesha muundo wa mtawanyiko wa atomiki ambao haujawahi kuzingatiwa hapo awali,” Anasema Anatoly Belonoshko, mmoja wa waandishi wa utafiti. “Inaonekana kwamba data ya majaribio inayothibitisha uthabiti wa chuma cha BCC katika msingi ilikuwa mbele yetu - hatukujua hiyo ilimaanisha nini hasa.”

Miundo ya fuwele inaweza kuzingatiwa kuwa imegawanywa katika “ndege” ya atomi - yaani, tabaka mbili-dimensional za atomi. Kwa hivyo, atomi za chuma katika awamu ya ujazo zimepangwa katika ndege mbili za atomi nne, kutengeneza pembe nane za mchemraba. Miundo hii kwa kawaida haina msimamo, na ndege zinazoteleza nje ya umbo, lakini kwa joto kali, tabaka ambazo huteleza huingizwa tena kwenye mchanganyiko, kutokea kwa uhakika kiasi kwamba inaimarisha muundo.

Usambazaji huu kwa kawaida huharibu muundo wa kioo kwa kuifuta, lakini katika kesi hii, chuma husimamia kuhifadhi muundo wake wa BCC. Watafiti wanalinganisha ndege hizo na kadi kwenye staha.

“Kuteleza kwa ndege hizi ni kama kuchanganua staha ya kadi,” Anasema Belonoshko. “Ingawa kadi zimewekwa katika nafasi tofauti, staha bado ni staha. Tofauti kuu kati ya, chuma cha BCC huhifadhi muundo wake wa ujazo. Awamu ya BCC inaenda kwa kauli mbiu: ‘Kile kisichoniua kinanifanya kuwa na nguvu zaidi.’ Kukosekana kwa utulivu huua awamu ya BCC kwa joto la chini, lakini hufanya awamu ya BCC kuwa thabiti kwa joto la juu.”

Utambuzi huu pia husaidia kueleza fumbo lingine la ndani ya Dunia: kwa nini mawimbi ya mitetemo yanasafiri kwa kasi pole-to-pole kuliko mashariki hadi magharibi, kupitia msingi? Jambo hili limefafanuliwa na msingi kuwa anisotropic, ikimaanisha kuwa ina muundo wa mwelekeo kama nafaka ya kuni. Ikiwa muundo huo unaenda kaskazini-kusini, tofauti hiyo ingetarajiwa, na chuma thabiti cha awamu ya BCC kinaweza kuunda muundo huu.

“Vipengele vya kipekee vya awamu ya Fe BCC, kama vile kujitawanya kwa halijoto ya juu hata katika chuma safi kigumu, inaweza kuwajibika kwa uundaji wa miundo mikubwa ya anisotropiki inayohitajika kuelezea anisotropy ya msingi wa Dunia.,” Anasema Belonoshko. “Usambazaji huruhusu maandishi rahisi ya chuma kujibu mafadhaiko yoyote.”

Chanzo: mchakato wa kimsingi wa kimetaboliki ya mafuta, na Michael Irving