Vedci nazreli do zemského jadra: Extrémne podmienky vytvorili priamo v laboratóriu
Tisíce kilometrov pod povrchom existujú teploty a tlak, ktorý sme si dlho nevedeli riadne predstaviť.
Zemské jadro leží niekoľko tisíc kilometrov pod zemským povrchom v regióne vyznačujúcom sa extrémnymi teplotami a tlakom. Jadro sa delí na dve časti, vnútorné jadro a vonkajšie jadro. Vnútorná časť jadra je pevná guľa, zložená z niklu a železa. Táto guľa rotuje vo vnútri vonkajšej časti jadra, kde je nikel a železo v kvapalnom skupenstve.
Tímu výskumníkov sa podarilo v laboratóriu vytvoriť podmienky, ktoré možno pozorovať práve vo vonkajšej časti jadra, píše portál Science Alert. Prácu viedol fyzik Sébastien Merkel, z University of Lille. Výskum umožnil vedcom pohľad na štrukturálnu deformáciu železa. Nielenže nám tento výskum poskytol pohľad do vnútra našej planéty, vedci budú môcť výsledky implementovať aj na železné objekty, ktoré sa zrazia vo vesmíre.
„Nepodarilo sa nám zrekonštruovať podmienky, ktoré nájdeme vo vnútornej časti jadra. Podarilo sa nám však vytvoriť podmienky vonkajšej časti jadra, čo je rovnako významný úspech,“ vysvetľuje Arianna Gleason, z amerického laboratória National Accelerator Laboratory.
Štruktúra železa má, za podmienok, aké môžeme nájsť na zemskom povrchu, tvar kocky. Atómy sú zoradené mriežke a nachádzajú sa v rohu každej kocky, zatiaľ čo jeden atóm leží v strede. Keď sa železo pod extrémne veľkým tlakom stlačí, táto mriežka sa deformuje na šesťuholník. Do tejto štruktúry sa na rovnaký objem vojde viac atómov.
Zatiaľ je ale zložité pochopiť, čo sa presne deje pri ešte väčších tlakoch a teplotách. Za posledné roky ľudstvo zaznamenalo pokroky v laserovej technológii. To znamená, že drobné vzorky môžu byť vystavené naozaj extrémnym podmienkam, aké nájdeme napríklad vnútri bielych trpaslíkov.
Extrémne teploty a tlak
Počas štúdie vedci použili dva lasery. Prvý bol optický laser, ktorý mieril na mikroskopickú vzorku železa. Tú podrobil obrovskému tlaku a teplote.
Neprehliadnite
Tlak vonkajšej časti zemského jadra sa pohybuje v rozmedzí 135 až 330 gigapascalov a teplotách od 3727 do 4727 stupňov Celzia. Vzorka bola podrobená tlaku 187 Gigapascalov a teplote takmer 4-tisíc stupňov Celzia.
Ďalší laser zachytil atómovú štruktúru železa. Výsledné dáta odhalili, že počas tohto procesu dochádza k takzvanému zdvojovaniu. Železo reaguje na obrovský stres tak, že sa niektoré časti mriežky spoja dokopy v symetrickom vzorci.
„Zdvojenie umožní železu stať sa neuveriteľne silným, silnejším, než sme si spočiatku mysleli,“ vyjadrila sa Gleason.
Vedci zistili, ako sa v takýchto extrémnych podmienkach môže železo správať. Ďalším krokom bude tieto výsledky včleniť do simulácií.
Ich výskum má však dopad aj na vnímanie vesmírnych kolízií. Vedci veria, že vo vesmíre existujú asteroidy, bohaté na kovy. Niektoré z nich môžu byť holé jadrá planét, ktoré sa nedokázali vyformovať. Keď sa takýto objekt zrazí s iným, vytvoria sa extrémne teploty a tlak, ktoré môžu pripomínať prostredie vonkajšej časti zemského jadra. Vďaka tejto štúdií vedci vedia, ako sa v takomto prípade môže železo správať.
V štúdii teda vedci zistili, ako sa správajú kovy, hlavne železe, v extrémnych hĺbkach. Tisíce kilometrov pod zemským povrchom čelí železo vysokým teplotám a tlaku, čím dochádza k jeho deformácii. Pozorovanie tejto deformácie pomôže vedcom vytvoriť lepšie modely toho, ako vonkajšia časť zemského jadra funguje. Ich výsledky však nie sú aplikovateľné len v prípade zemského jadra, ale aj pri vysvetľovaní vesmírnych kolízií, pri ktorých dochádza ku zrážke dvoch asteroidov, bohatých na kovy.
Komentáre