لم يسبق لأحد أن رأى جوهر الأرض. كل ما نعرفه يأتي من الملاحظات غير المباشرة، مثل السرعات ومسارات الموجات الزلزالية التي تنتشر من أحد جانبي الكوكب إلى الجانب الآخر. وبمثل هذه القياسات الزلزالية استنتج الباحثون منذ عقود مضت بأن:
هناك بمركز الأرض بلورة حديدية سائلة واللب الخارجي لها محيط بنواة داخلية وهي ساخنة لدرجة الانصهار وبعد ذلك تنضغط النواة على شكل صلب.
الحديد الساخن المضغوط بداخل اللب الداخلي لا يشبه الحديد الصلب المتواجد على سطح الأرض والسبب تباين خواص الحديد من الناحية الهيكلية. فالموجات الزلزالية التي تمر عبر أقطابه تتسلل بسهولة إلى النواة الداخلية بنسبة 4% من التي تنشأ على خط الاستواء
يتم ترتيب الحديد على المجال الذري في بنية سداسية الطبقات مكتظة، ومن المعروف أنها مستقرة تحت ضغط ودرجة حرارة الحديد النقي أي الحديد الصافي غير المشوب بمواد أخرى، كالنيكل المشتبه به المحتمل وهو في مرحلة بلورية معينة.
تباين الخواص الزلزالية يشير إلى أن البلورات المكونة له تتماشى بشكل تفضيلي إلى الحديد الفا (ε) بالنواة الداخلية، رغم أن اللب الداخلي ربما لا يكون بلورة واحدة في الظروف المعتادة. والحديد الفا هو شكل بلوري للحديد النقي ويعتبر مغناطيسيًا وله تركيب بلوري لذراته بشكل المكعب.
وقد كانت تلك القياسات بعيدة المنال عن الحديد الفا ε-Fe إلى حدٍ ما لكن فك رموز الشكل التي تبدو عليه هذه المحاذاة -وكيف نشأت -يتطلب فهمًا للخصائص المرنة للبلورة الواحدة للحديد، وقد قاموا بقياس مرونة متباين الخواص الكامل للحديد الفا ε -Fe ولأول مرة قامت أغنيس ديوايلي من هيئة الطاقة البديلة والطاقة الذرية الفرنسية وزملاؤها بتركيب بلورة واحدة من الخواص في المختبر.
كان مدى دقة الحديد الفا تحديًا للباحثين أعاقهم عن دراسته في البداية، ولكن اكتشفت ديول وزملاؤها بعد ذلك أنهم يستطيعون منع تشظي (تكسر) الحديد ألفا ε -Fe والحفاظ على بنية العينة أحادية البلورة، إذا قاموا بتحويل α-Fe عن طريق تعريض الحديد لدرجة حرارة وضغط معين.
رسمة توضيحية لعلاقة الضغط P بدرجة الحرارة T على مادة الحديد الفا
لاحظ الباحثون عندما يسلطون ضغوط عالية على مادة الحديد الفا، فإن البلورة تكون أكثر من بضع عشرات الميكرونات. والمايكرون هو جزء من المليون من المتر.
بعد تعرض الحديد الفا لقوى معينة، فإنه يكون كافيًا لدراسة انتشار الموجات للمادة من خلال تشتت الأشعة السينية غير المرنة، أما غير المرنة يكون فيها النيترون على المجال الذري مما يعطي طاقته إلى نواة المادة الأخرى (الهدف).
وجدت ديول وزملاؤها أن بعضًا من خصائص الموجات المستعرضة (وهي الموجات التي يكون اتجاهها عاموديا على الحركة ) من مادة الحديد الفا تنتقل بسرعة 15% في بعض الاتجاهات أكثر من الاتجاهات الأخرى.
استنتج العلماء أن البلورة التي توصل لها الباحثون أنها عبارة عن حديد خالص غير مشوب بمادة أخرى.
اترك تعليقاً