Лазерное сжатие железа поможет понять причины и процесс формирования скальных планет

В химическом составе ядер скалистых планет, таких как Земля, доминирует железо.

Поэтому для того, чтобы лучше понять процесс их формирования, необходимо изучить, как ведет себя железо при давлении и воздействии высоких температур, обнаруженных в центре планеты.

Для этого исследовательская группа во главе с Рюсуке Кадамой из Высшей инженерной школы Университета Осаки предлагает просветить железо лазером, т.е. динамически сжать его путем мгновенного наложения условий температуры и давления, как в центре Земли. По мнению ученых, результаты их исследований обеспечат максимально точное определение состава и причин образования скальных планет, а также смогут объяснить генерацию и изменения их магнитных полей.

В прошлом железо и его сплавы широко изучались при помощи статистического сжатия. Образцы помещали в камеры объемного давления или алмазные наковальни с зондирующим источником синхротронного излучения. Результаты такой оценки образцов являлись весьма спорными и зачастую сильно отличались.

Более современный метод лазерного сжатия материи группа Кодамы применила для определения твердого гексагонального плотноупакованного (hcp-структуры) железа одной из нескольких фаз (молекулярных форм) при давлении 170 ГПа и температуре 4150 К.

Ранее специалисты предполагали, что при воздействии столь высокой температуры и давления, железо должно иметь либо другую твердую структуру, либо быть жидким. Однако эта теория была опровергнута, когда после динамического сжатия образцов железа серией лазерных ударов удалось четко идентифицировать твердотельную структуру hcp.

Таким образом, экспериментально установлено, что лазерное сжатие является наиболее подходящим методом исследования железа в условиях схожих с около ядерным пространством Земли.

В ближайшее время ученые намерены выяснить, согласуются ли границы фаз в наносекундных временных масштабах с теми, которые существуют при статистическом сжатии. После чего приступят к подготовке полномасштабного научного эксперимента рентгеновской дифракции железа в центре нашей планеты.

Автор: Георгий Белых

15.01.2018