在你的下方是一個由鐵和鎳制成的固體球體，其寬度與德克薩斯州最寬的部分一樣寬：地球的內(nèi)核。內(nèi)核中的金屬所承受的壓力比我們在日常生活中所經(jīng)歷的壓力高約 3.6 億倍，并且溫度大約與太陽表面一樣熱。
幸運的是，地球的行星核心完好無損。但在太空中，類似的核心會與其他物體發(fā)生碰撞，導(dǎo)致核心的晶體材料迅速變形。我們太陽系中的一些小行星是巨大的鐵質(zhì)物體，科學(xué)家們懷疑它們是災(zāi)難性撞擊后行星核心的殘余物。
測量天體碰撞或地核發(fā)生的情況顯然不太實用。因此，我們對行星核心的大部分理解都是基于在不太極端的溫度和壓力下對金屬進行的實驗研究。但是美國能源部 SLAC 國家加速器實驗室的研究人員現(xiàn)在首次觀察到鐵的原子結(jié)構(gòu)如何變形以適應(yīng)內(nèi)核外部發(fā)生的壓力和溫度的壓力。
結(jié)果出現(xiàn)在Physical Review Letters 中，它們已作為編輯建議突出顯示。
應(yīng)對壓力
您在日常生活中遇到的大多數(shù)鐵原子都排列在納米級的立方體中，每個角都有一個鐵原子，中心有一個。如果通過施加極高的壓力擠壓這些立方體，它們會重新排列成六邊形棱柱，從而使原子更緊密地堆積在一起。
SLAC 的小組想看看如果你繼續(xù)向六邊形排列施加壓力來模擬地核或從太空返回大氣層時鐵會發(fā)生什么情況，會發(fā)生什么。“我們并沒有完全創(chuàng)造內(nèi)核條件，”共同作者、SLAC 高能密度科學(xué) (HEDS) 部門的科學(xué)家 Arianna Gleason 說。“但我們達到了行星外核的條件，這真的很了不起。”
之前沒有人直接觀察過鐵在如此高的溫度和壓力下對壓力的反應(yīng)，因此研究人員不知道它會如何反應(yīng)。“當我們繼續(xù)推動它時，鐵桿不知道如何處理這種額外的壓力，”格里森說。“它需要減輕這種壓力，所以它試圖找到最有效的機制來做到這一點。”
鐵用于應(yīng)對額外壓力的應(yīng)對機制稱為“孿生”。原子排列向一側(cè)分流，將所有六棱柱旋轉(zhuǎn)近 90 度。孿生是金屬和礦物中常見的壓力響應(yīng)——石英、方解石、鈦和鋯都會發(fā)生孿生。
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