Geofisika: Kondisi tekanan intens dari inti luar bumi diciptakan kembali di Lab

Pada tekanan ekstrim di bagian bawah inti luar bumi, besi mengambil bentuk yang lebih kuat untuk menangani stres dalam proses yang disebut “kembar.”

Ini adalah hasil penelitian yang dilakukan oleh para peneliti dari SLAC National Accelerator Laboratory yang menciptakan kembali tekanan jantung di laboratorium.

Mereka melakukan ini dengan menyinari sinar laser pada sampel besi selebar rambut manusia. Yang pertama menciptakan gelombang kejut yang dengan cepat memanaskan dan menekan logam.

Laser kedua – bagian dari Linac Coherent Light source SLAC – memungkinkan tim untuk menyelidiki efek pada struktur atom besi dalam sepersejuta detik.

Pada tekanan ekstrim di bagian bawah inti luar bumi (ditunjukkan dalam klip teknis di atas), besi mengambil bentuk yang lebih kuat untuk menangani stres dalam proses yang disebut “kembar”. Ini adalah hasil penelitian yang dilakukan oleh para peneliti dari SLAC National Accelerator Laboratory yang menciptakan kembali tekanan jantung di laboratorium.

Sebagian besar besi yang mungkin Anda temui di luar – baik di gedung, mesin, tiang lampu Victoria misalnya, dll. – memiliki struktur yang oleh ahli kristalologi disebut sebagai ‘kubus berpusat pada tubuh’.

Ini berarti bahwa kisi kristal diatur dalam pola kubus nano, dengan atom besi di tengah setiap kubus, serta masing-masing dari delapan sudut.

Ketika besi mengalami tekanan yang lebih tinggi, struktur ini berubah – mengambil, pada lebih dari 10 gigapascals, bentuk heksagonal yang memungkinkan atom untuk terus bersama-sama lebih erat.

Dalam studi mereka, penulis penelitian dan ahli geologi Arianna Gleeson dari SLAC dan rekan-rekannya ingin tahu apa yang akan terjadi pada heksagon besi yang dikemas jika Anda terus membangun tekanan hingga ke inti bumi.

“Kami tidak benar-benar menciptakan kondisi inti di dalam, tetapi kami menciptakan kondisi untuk inti luar planet – yang sangat keren,” kata Profesor Gleason.

Tim tidak yakin bagaimana besi akan merespons kondisi ekstrem seperti itu – sekitar 360 juta kali tekanan di permukaan bumi dan panas permukaan Matahari – seperti yang belum pernah diamati oleh siapa pun sebelumnya.

Ternyata besi mengalami transisi struktural lain, seperti transisi dari bentuk kubik ke heksagonal yang dialaminya pada tegangan yang jauh lebih rendah.

“Saat kita terus mendorongnya, setrika tidak tahu apa yang harus dilakukan dengan tekanan ekstra itu,” Profesor Gleeson menjelaskan.

“Dia perlu menghilangkan tekanan itu, jadi dia mencoba menemukan mekanisme yang paling efisien untuk melakukan itu,” lanjutnya.

Mekanisme penanganan yang dilakukan besi – kembaran – melihat susunan atom miring ke samping, dan semua prisma heksagonal berputar sekitar 90 derajat.

Kembar adalah respons stres yang umum di banyak mineral dan mineral, termasuk kalsit, kuarsa, titanium, dan zirkonium.

Profesor Gleasonsaid berkata: “Twinning memungkinkan besi menjadi sangat kuat – lebih kuat dari yang kita duga – sebelum mulai mengalir secara plastis dalam skala waktu yang lebih lama[daripada sebaliknya]”[daripadasebaliknya’kataProfesorGleason[مماكانيمكنأنيحدثبطريقةأخرى”[thanitwouldhaveotherwise’ProfessorGleasonsaid

“Saat kita terus mendorongnya, setrika tidak tahu apa yang harus dilakukan dengan tekanan ekstra itu,” Profesor Gleeson menjelaskan. “Dia perlu menghilangkan tekanan itu, jadi dia mencoba menemukan mekanisme paling efektif untuk melakukan itu.” Mekanisme penanggulangan yang dilakukan besi – kembaran – melihat susunan atom miring ke samping, memutar prisma heksagonal sekitar 90 derajat

“Sekarang kita bisa mengacungkan jempol, dan mengacungkan jempol pada beberapa model fisik untuk mekanisme deformasi yang sangat mendasar,” kata Profesor Gleason.

Ini membantu membangun beberapa kekuatan prediktif yang tidak kami miliki untuk memodelkan bagaimana bahan akan merespons dalam kondisi ekstrem.

Selain itu, tim menjelaskan, metode yang sama dapat diterapkan untuk lebih memahami bagaimana bahan lain berperilaku dalam kondisi ekstrim.

Sebelum melakukan eksperimen, para peneliti tidak yakin apakah zat besi akan merespons terlalu cepat untuk diukur atau terlalu lambat untuk dilihat.

“Fakta bahwa kembaran terjadi pada skala waktu yang dapat kita ukur adalah hasil yang penting,” jelas penulis makalah dan ahli geofisika Sebastian Merkel dari University of Lille di Prancis.

Kembar adalah respons stres yang umum di banyak mineral dan mineral, termasuk kalsit, kuarsa, titanium, dan zirkonium. Foto: kristal kuarsa kembaran

“Masa depan cerah sekarang karena kami telah mengembangkan cara untuk melakukan pengukuran ini,” Profesor Gleeson menambahkan, juga mencatat bahwa peningkatan terbaru ke Linac Coherent Light Source akan memungkinkan bahan untuk dipelajari pada energi sinar-X yang lebih tinggi.

Dia menjelaskan bahwa ini akan memungkinkan studi tentang ‘paduan, bahan yang lebih tebal dengan simetri yang lebih rendah dan sidik jari sinar-X yang lebih kompleks’ – sementara juga memungkinkan pengamatan sampel yang lebih besar, memungkinkan tampilan yang lebih komprehensif pada perilaku besi.

Lebih lanjut, Gleeson berkata, “Kami akan memperoleh laser optik yang lebih kuat dengan persetujuan untuk bergerak maju dengan fasilitas laser petawatt perintis yang baru.

Dia menyimpulkan, “Ini akan membuat pekerjaan di masa depan lebih menarik karena kita akan dapat mengakses kondisi internal dasar Bumi tanpa masalah.”

Hasil lengkap dari penelitian ini dipublikasikan di jurnal pesan ulasan fisik.