Koristeći nakovanj napravljen od dijamanta, fizičari su uspešno istisnuli gvožđe u oblik za koji mislimo da ima duboko u centru Zemlje.
Zove se heksaferum, ili epsilon gvožđe (ϵ-Fe), i stabilno je samo pri izuzetno visokim pritiscima. Naučnici smatraju da većina gvožđa u Zemljinom jezgru ima ovaj oblik, a detaljno razumevanje njegovih osobina moglo bi nam pomoći da razumemo zašto izgleda da sam centar naše planete ima varijacije u smeru u svojoj teksturi – svojstvo poznato kao anizotropija.
Postoji samo jedan problem u ovoj potrazi za razumevanjem Zemljinog jezgra. Ovde na površini, u lepom režimu relativno niskog atmosferskog pritiska, teško je ponoviti uslove u jezgru. Ali možemo stvoriti uslove visokog pritiska za kratke impulse vremena, koristeći dijamantske nakovnje i toplotu.
„Ovde izveštavamo o sintezi ϵ-Fe monokristala u ćelijama dijamantskog nakovnja i naknadnom merenju monokristalnih elastičnih konstanti ove faze do 32 GPa na 300 Kelvina sa neelastičnim rasejanjem rendgenskih zraka“, piše tim koji predvodi fizičar Anjes. Devaele sa Univerziteta Paris-Saclai u Francuskoj.
Izazov je ležao u pretvaranju faze atmosferskog pritiska gvožđa koja se zove ferit, ili alfa gvožđe. Obično, kada se na ferit primeni visoki pritisak u pokušaju da se smrvi u heksaferum, on se lomi u sićušne kristale koji nisu pogodni za detaljnu analizu, što frustrira napore da se proučavaju njegove elastične osobine.
Dakle, Devaele i njene kolege pristupili su problemu postupno. Postavili su kristale ferita u dijamantski nakovanj u vakuumskom grejaču i povećali pritisak na 7 gigapaskala (to je oko 70.000 puta više od atmosferskog pritiska na nivou mora) i temperaturu na 800 Kelvina (527 stepeni Celzijusa ili 980 Farenhajta).
Ovo je proizvelo međufazu gvožđa koja se javlja na visokim temperaturama u atmosferskim uslovima pod nazivom austenit ili gama gvožđe. Austenit ima drugačiju strukturu od ferita, a kristali austenita koje je tim napravio menjali su se u heksaferrum fazu mnogo glatko pri pritiscima između 15 i 33 gigapaskala na 300 Kelvina.
Zatim su koristili sinhrotronski snop u Evropskom postrojenju za sinhrotronsko zračenje da ispitaju heksaferum i analiziraju njegova svojstva.
Ono što znamo o Zemljinom jezgru je uglavnom rekonstruisano na osnovu seizmičkih podataka. Akustični talasi stvoreni planetarnim podrhtavanjem različito se šire kroz različite materijale; ovako znamo da je Zemljino jezgro slojevito poput razbijača čeljusti.
Ali za detaljnije razumevanje, moramo da znamo šta je zapravo materijal u jezgru i kako reaguje na akustične talase. Rad Devaele i njenog tima pokazao je da elastičnost heksaferuma zavisi od smera; talasi se šire duž jedne određene ose.
Ova anizotropija postoji i tokom promena pritiska, što sugeriše da se heksaferrum takođe ponaša u okruženju unutrašnjeg jezgra do 360 gigapaskala. Ovo je u skladu sa zapažanjima kako seizmički talasi putuju kroz planetu.
Nalazi sugerišu da bi tehnike tima mogle da budu odlična sonda za razumevanje ekstremnih uslova u centru našeg sveta.
