Pesquisadores da Sandia National Laboratories 'Z máquina, o libertador mais poderoso de explosões de energia elétrica no mundo, têm ajudado desvendar um mistério de longa data da astrofísica: por ferro é encontrado respingado em todo manto da Terra, a região cerca de 2.000 milhas de espessura entre núcleo da Terra e sua crosta.
À primeira vista, parecia mais razoável que o ferro que chega de colisões entre Terra e planetesimais - que vão desde vários metros a centenas de quilômetros de diâmetro - durante estágios formativos final da Terra deveria ter alimentado bullet-like diretamente ao núcleo da Terra, onde tanto ferro já existe.
A segunda, mistério correlativo é por isso que a lua proporcionalmente tem muito menos de ferro em seu manto do que a Terra.Como a Lua teria sofrido o mesmo bombardeio extraterrestre como seu vizinho maior, o que poderia explicar a relativa ausência desse elemento no próprio manto da lua?
Para responder a essas perguntas, os cientistas liderados pelo professor Stein Jacobsen na Universidade de Harvard e Professor Sarah Stewart na Universidade da Califórnia em Davis (UC Davis) se perguntava se o valor teórico aceita do ponto de vaporização de ferro sob altas pressões estava correta. Se vaporização ocorreu a pressões mais baixas do que o previsto, uma peça sólida de ferro após o impacto pode dispersar em um vapor de ferro que cobrem a Terra formando em vez de perfurar através dele. A chuva rica em ferro resultante criaria os bolsos do elemento encontrado atualmente no manto.
Quanto à lua, a mesma dissolução do ferro em vapor poderia ocorrer, mas a gravidade mais fraca do satélite não seria capaz de capturar a maior parte dos átomos de ferro-flutuantes livres, explicando a falta de depósitos de ferro no vizinho mais próximo da Terra.
Olhando para os valores experimentais, em vez de teóricos, pesquisadores se voltaram para o seu Programa de Ciência Fundamental, coordenado pelo gerente Sandia Thomas Mattsson máquina e Z de Sandia. Isso levou a uma colaboração entre Sandia, Harvard University, UC Davis, e Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) para determinar um valor experimental para o limite de vaporização de ferro que iria substituir o valor teórico utilizado por décadas.
Rick Kraus no LLNL (anteriormente em Harvard) e pesquisadores do Sandia Ray Lemke e Seth Root usado Z para acelerar metais para velocidades extremas usando campos magnéticos. Os pesquisadores criaram um alvo que consistia em uma chapa de ferro 5 milímetros quadrados e 200 microns de espessura, contra a qual lançaram placas de alumínio passageiro viajar até 25 quilômetros por segundo. Neste pressão de impacto, as ondas de choque poderosas criadas no ferro causa-lo para comprimir, calor para cima e - na pressão zero resultante de ondas que refletem a partir da superfície longe do ferro - vaporizar.
O resultado, publicado 02 de março na Nature Geosciences sob o título de "vaporização Impacto de núcleos de planetesimais nos estágios finais de formação do planeta", mostra a pressão choque experimentalmente necessária para vaporizar ferro é de aproximadamente 507 gigapascals (ACP), subcotação por mais de 40 por cento a estimativa teórica anterior de 887 GPa. Os astrofísicos dizer que esta pressão mais baixa é facilmente alcançado durante as fases finais do crescimento planetário através de acreção.
Investigador principal Kraus disse: "Porque os cientistas planetários sempre pensei que era difícil para vaporizar ferro, eles nunca pensaram de vaporização como um processo importante durante a formação da Terra e seu núcleo. Mas com nossos experimentos, mostramos que é muito fácil para impactar ferro -vaporize ".
Ele continuou: "Isso muda a forma como pensamos da formação do planeta, em que em vez de núcleo de formação que ocorre pelo ferro afundando à crescente núcleo da Terra em grandes blobs (tecnicamente chamados diapirs), que o ferro foi vaporizado, espalhados em uma pluma sobre a superfície da Terra e choveu como pequenas gotas. As pequenas gotas de ferro misturado facilmente com o manto, o que muda a nossa interpretação dos dados geoquímicos que usamos até agora o tempo de formação do núcleo da Terra. "
O Galaxy diário via Sandia National Laboratories
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