Velocidades del sonido en hierro a 110 gigapascals

Área de la Ciencia:

• La geofísica es la geofísica.
• Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.
• Física de la materia condensada Física de la materia condensada

Sus antecedentes:

• Comprender la composición del núcleo interno de la Tierra es crucial para la geofísica.
• El hierro es el componente principal del núcleo de la Tierra, pero sus fases de alta presión no se comprenden completamente.

Objetivo del estudio:

• Para medir la dispersión de fonones acústicos en el hierro hexagonal compacto (hcp) a altas presiones.
• Para determinar si el hierro hcp se alinea con las observaciones sísmicas del núcleo interno de la Tierra.

Principales métodos:

• Se utilizó la dispersión de rayos X inelástica (IXS) para medir la dispersión de fonones.
• Las muestras de hierro policristalino se comprimieron utilizando una célula de yunque de diamante (DAC) hasta 110 GPa.
• La velocidad longitudinal de la onda (VP) se calculó a partir de las curvas de dispersión de los fonones.

Principales resultados:

• Las curvas de dispersión de fonones del hierro hcp se midieron con éxito entre 19 y 110 GPa.
• La velocidad longitudinal de la onda (VP) aumentó de 7000 a 8800 m/s con la presión.
• El VP del hierro Hcp sigue la ley de Birch, lo que permite la extrapolación a las presiones del núcleo interno.

Conclusiones:

• Las velocidades extrapoladas sugieren que el núcleo interno de la Tierra es un 4-5% menos denso que el hierro puro.
• Este déficit de densidad puede indicar la presencia de elementos de aleación ligera en el núcleo interno.