Utilizando la gran instalación de radiación sincrotrón SPring-8 en Japón, una colaboración de investigadores de la Universidad de Kumamoto, la Universidad de Tokio y otras de Japón y Francia ha medido con precisión la densidad del hierro líquido en condiciones similares a las del núcleo externo de la Tierra: 1,000,000 atm y 4,000 grados C. Las mediciones precisas de densidad de hierro líquido en condiciones tan extremas son muy importantes para comprender la composición química del núcleo de nuestro planeta.
La Tierra tiene un núcleo interno de metal sólido y un núcleo externo de metal líquido ubicado a unos 2.900 km 1.800 millas debajo de la superficie, los cuales están bajo presiones y temperaturas muy altas. Dado que el componente principal del núcleo externo es el hierro,y su densidad es considerablemente menor que la del hierro puro, se pensaba que contenía una gran cantidad de elementos ligeros como el hidrógeno y el oxígeno. La identificación del tipo y la cantidad de estos elementos ligeros permitirá una mejor comprensión del origen de la Tierra,específicamente los materiales que formaron la Tierra y el medio ambiente en el núcleo cuando se separó del manto. Sin embargo, esto primero requiere una medición precisa de la densidad del hierro líquido puro a una presión extrema y temperatura similar al núcleo fundido para que las densidades puedan sercomparado.
A medida que aumenta la presión, el punto de fusión del hierro también aumenta, lo que dificulta el estudio de la densidad del hierro líquido bajo presión ultraalta. Las mediciones anteriores de la densidad del hierro líquido a alta presión afirmaban que era aproximadamente un 10% mayor que la densidadde hierro líquido en condiciones centrales, pero se suponía que los experimentos de compresión de choque utilizados tenían un gran error.
El trabajo actual mejora estas mediciones mediante el uso de rayos X de alta intensidad en la instalación SPring-8 para medir la difracción de rayos X del hierro líquido bajo presiones ultra altas y altas temperaturas, y aplica un método analítico novedoso paracalcular la densidad del líquido. Además, el perfil de velocidad del sonido del líquido se midió en condiciones extremas de hasta 450,000 atm. Los datos se recopilaron a varias temperaturas y presiones y luego se combinaron con datos de ondas de choque anteriores para calcular la densidad de las condiciones en todo el núcleo de la Tierra.
Actualmente, la mejor manera de estimar la densidad del núcleo externo de la Tierra es a partir de observaciones sísmicas. Al comparar la densidad del núcleo externo con las mediciones experimentales en este estudio se encuentra que el hierro puro es aproximadamente un 8% más denso que el del núcleo externo de la TierraEl oxígeno, que se ha considerado como una impureza importante en el pasado, no puede explicar la diferencia de densidad, lo que sugiere la presencia de otros elementos ligeros. Esta revelación es un gran paso hacia la estimación de la composición química del núcleo, un problema de primera clase.en Ciencias de la Tierra.
"En todo el mundo, se han realizado muchos intentos para medir la densidad, la velocidad del sonido y la estructura de los líquidos bajo presiones ultra altas utilizando células de diamante calentadas con láser durante más de 30 años, pero ninguno ha tenido éxito hasta ahora", dijo el Dr. YoichiNakajima, uno de los principales miembros de la colaboración de investigación. "Esperamos que las innovaciones tecnológicas logradas en este estudio aceleren dramáticamente la investigación sobre líquidos bajo altas presiones. Eventualmente, creemos que esto profundizará nuestra comprensión del núcleo metálico líquido y el magmaen lo profundo de la Tierra y otros planetas rocosos "
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Materiales proporcionado por Universidad de Kumamoto . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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