Atomi di ferro rilevati “danzano” all’interno del solido nucleo interno della Terra: ScienceAlert

Il solido nucleo di ferro della Terra non è tutto ciò che sembra. Infatti, proprio quest’anno, gli scienziati hanno scoperto che la sfera più interna del nostro pianeta non è liscia, ma strutturata; Smette di ruotare ogni settant’anni prima di cambiare direzione.

Ora, in un altro studio sorprendente, un team di ricercatori pensa di aver scoperto perché il nucleo di ferro solido della Terra è un po’ più morbido del previsto: i suoi atomi potrebbero essere in movimento.

Nel nucleo interno della Terra, a circa 5.100 chilometri (o 3.170 miglia) sotto i nostri piedi, gli atomi di ferro sono strettamente raggruppati in una struttura esagonale, compressi sotto un’enorme pressione e alte temperature.

Recenti osservazioni sismiche hanno rivelato come il campo interno della Terra presenti alcune proprietà interessanti, più simili a metalli teneri come il piombo e più vicini al ferro fuso rispetto alla massa solida che avremmo potuto immaginare nelle nostre menti.

Secondo Yujun Zhang, fisico dell’Università di Sichuan in Cina, e colleghi provenienti da Stati Uniti e Cina che hanno condotto una serie di simulazioni al computer ed esperimenti di laboratorio, ciò è dovuto al fatto che gli atomi di ferro nel nucleo interno cambiano posizione all’interno della struttura reticolare esagonale proposta. .

Come le persone che cambiano posto a tavola, gli atomi di ferro migrano verso i siti vicini senza disturbare la struttura minerale sottostante del ferro, rendendo il nucleo più elastico, suggeriscono Zhang e i suoi colleghi.

“Il ferro solido diventa sorprendentemente morbido nelle profondità del sottosuolo perché i suoi atomi possono muoversi molto più di quanto avessimo mai immaginato”. Lui spiega Chang. “Questo maggiore movimento rende il nucleo interno meno rigido e più debole di fronte alle forze di taglio”.

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Prima di ciò, gli scienziati avevano simulato il nucleo interno della Terra utilizzando modelli computerizzati che tendevano a catturare meno di un centinaio di atomi disposti in una struttura esagonale ripetitiva.

E anche alcuni ricercatori Proposta Le sacche di fusione all’interno del nucleo interno della Terra possono spiegare alcune delle sue proprietà osservate.

Ma queste sacche sono state probabilmente compresse quando il nucleo si è solidificato, dicono Zhang e i suoi colleghi SuggerireNessuna teoria ha ancora spiegato in modo esauriente la strana flessibilità del corpo celeste interno della Terra.

Per espandere la loro visione delle dinamiche di rete, Zhang e i suoi colleghi hanno utilizzato un supercomputer e un algoritmo di apprendimento automatico per simulare un ambiente atomico molto più grande, comprendente più di 10.000 atomi.

I ricercatori hanno alimentato i dati del modello raccolti da esperimenti di laboratorio ad alta pressione e temperatura progettati per simulare le condizioni del nucleo interno della Terra.

A pressioni comprese tra 230 e 330 GPa e temperature appena al di sotto del punto di fusione del ferro, sono state eseguite simulazioni della struttura della rete compatta. Suggerire Gli atomi di ferro si muovono secondo uno schema di movimento collettivo “in cui un atomo salta dalla sua posizione di equilibrio e spinge gli atomi attorno a sé”.

Movimento simulato di ferro esagonale compatto a 230 GPa e una temperatura di quasi fusione di oltre 30 picosecondi. (Zhang et al., Con le persone2023)

Questa rapida propagazione avviene in un picosecondo, un trilionesimo di secondo, quindi il movimento non interrompe la struttura della rete. Invece, gli atomi vibrano in modo tale che il nucleo di ferro si comporta come un solido molto liscio.

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Questi risultati si basano ovviamente su calcoli teorici di una sostanza che gli scienziati non possono campionare e possono solo dedurre le sue proprietà da lontano. Tenendo conto di queste limitazioni, i risultati concordano bene con le osservazioni sismiche.

“Ora conosciamo il meccanismo di base che ci aiuterà a comprendere i processi dinamici e l’evoluzione del nucleo interno della Terra”. Lui dice L’autore senior Gong Fu Lin, geologo dell’Università del Texas.

Lo studio è stato pubblicato in Con le persone.

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