แกนชั้นในของโลก อาจอุดมด้วยออกซิเจน ออกซิเจนเป็นสารสำคัญในการดำรงชีวิตและเป็นหนึ่งในองค์ประกอบที่มีอยู่มากที่สุดในโลก อย่างไรก็ตาม ยังไม่ทราบว่ามีออกซิเจนอยู่หรือไม่และก่อตัวขึ้นในแกนในด้วยสภาวะความดันและอุณหภูมิที่สูงมาก และเกือบจะประกอบด้วยธาตุเหล็กบริสุทธิ์ นักวิทยาศาสตร์ที่นำโดย Dr. Jin Liu จาก HPSTAR (ศูนย์วิจัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีขั้นสูงที่มีความดันสูง)
และ Dr. Yang Sun จากมหาวิทยาลัยโคลัมเบีย เปิดเผยว่า โลหะผสม Fe-O ที่อุดมด้วย Fe มีความเสถียรที่ความดันสูงเกือบ 300 GPa และสูง อุณหภูมิมากกว่า 3,000 เคลวิน ผลลัพธ์ที่ตีพิมพ์ในวารสาร The Innovation พิสูจน์ว่าออกซิเจนสามารถมีอยู่ในแกนชั้นในที่เป็นของแข็ง ซึ่งเป็นข้อจำกัดที่สำคัญสำหรับความเข้าใจเพิ่มเติมเกี่ยวกับกระบวนการก่อตัวและประวัติวิวัฒนาการของแกนโลก
เกาหลีเหนือเปิดตัว ทดสอบดาวเทียมสอดแนมดวงที่ 1
แกนชั้นในของโลก อาจอุดมด้วยออกซิเจนเป็นสารสำคัญในการดำรงชีวิต
แกนชั้นในที่เป็นของแข็งของโลก ซึ่งเป็นหนึ่งในสถานที่ลึกลับที่สุดในโลก อยู่ในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิและความดันสูงมากที่สุดในโลก โดยมีความดันบรรยากาศมากกว่า 3 ล้านชั้นและมีอุณหภูมิใกล้เคียงกับพื้นผิวดวงอาทิตย์ประมาณ 6,000 เค เนื่องจากแกนในอยู่ไกลเกินกว่าที่มนุษย์จะเอื้อมถึงได้ เราจึงอนุมานความหนาแน่นและองค์ประกอบทางเคมีของมันได้จากสัญญาณแผ่นดินไหวที่เกิดจากแผ่นดินไหวเท่านั้น ปัจจุบันเชื่อว่ามีธาตุแสงอยู่ในแกนใน แต่ประเภทและเนื้อหายังเป็นที่ถกเถียงกันอยู่
หลักฐานทางเคมีจักรวาลและธรณีเคมีบ่งชี้ว่ามันควรมีกำมะถัน ซิลิกอน คาร์บอน และไฮโดรเจน การทดลองและการคำนวณยังยืนยันด้วยว่าธาตุเหล่านี้ผสมกับเหล็กบริสุทธิ์เพื่อสร้างโลหะผสม Fe ต่างๆ ภายใต้อุณหภูมิสูงและสภาวะความดันสูงของพื้นพิภพ อย่างไรก็ตาม ออกซิเจนซึ่งเกี่ยวข้องกับเราอย่างใกล้ชิดมักจะถูกแยกออกจากแกนใน นี่เป็นสาเหตุหลักเนื่องจากไม่เคยพบโลหะผสม Fe-O ที่มีองค์ประกอบที่อุดมด้วยธาตุเหล็กในพื้นผิวหรือสภาพแวดล้อมชั้นเนื้อโลก
ปริมาณออกซิเจนในออกไซด์ของเหล็กที่รู้จักทั้งหมดมีค่ามากกว่าหรือเท่ากับ 50 เปอร์เซ็นต์อะตอม แม้ว่าผู้คนพยายามที่จะสังเคราะห์สารประกอบเหล็กออกไซด์ที่มีองค์ประกอบที่อุดมด้วยธาตุเหล็ก แต่ก็ยังไม่เคยพบสารดังกล่าว แกนโลกชั้นในเป็น “พิษ” หรือไม่? เพื่อตอบคำถามนี้ ได้มีการทำการทดลองและการคำนวณเชิงทฤษฎีในการศึกษาครั้งนี้ เพื่อให้ใกล้เคียงกับอุณหภูมิและความดันของแกนโลก เหล็กบริสุทธิ์และเหล็กออกไซด์ถูกวางบนส่วนปลายของทั่งเพชรสองอันและให้ความร้อนด้วยลำแสงเลเซอร์พลังงานสูง
หลังจากพยายามหลายครั้ง พบว่าปฏิกิริยาเคมีระหว่างเหล็กและเหล็กออกไซด์เกิดขึ้นสูงกว่า 220-260 GPa และ 3000 K ผลการตรวจ XRD แสดงให้เห็นว่าผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยาแตกต่างจากโครงสร้างทั่วไปที่มีอุณหภูมิสูงและความดันสูงของเหล็กบริสุทธิ์ และเหล็กออกไซด์ การค้นหาโครงสร้างผลึกตามทฤษฎีโดยใช้อัลกอริธึมทางพันธุกรรมได้พิสูจน์ว่าโลหะผสม Fe-O ที่อุดมด้วยธาตุเหล็กสามารถคงอยู่ได้อย่างเสถียรที่ประมาณ 200 GPa ภายใต้เงื่อนไขดังกล่าว โลหะผสม Fe-O ที่อุดมด้วย Fe ใหม่จะก่อตัวเป็นโครงสร้างปิดอัดรูปหกเหลี่ยม
โดยที่ชั้นออกซิเจนถูกจัดเรียงอยู่ระหว่างชั้น Fe เพื่อทำให้โครงสร้างมีความเสถียร กลไกดังกล่าวก่อให้เกิดการจัดเรียงแบบปิดจำนวนมากซึ่งก่อตัวเป็นสารประกอบ Fe-O ที่อุดมด้วย Fe ขนาดใหญ่พร้อมเอนโทรปีการกำหนดค่าขนาดใหญ่ จากข้อมูลทางทฤษฎีนี้ พบว่าการกำหนดค่าอะตอมของ Fe 28 O 14 นั้นตรงกับรูปแบบ XRD ที่วัดได้จากการทดลอง การคำนวณเพิ่มเติมแสดงให้เห็นว่าเฟส Fe-O ที่มี Fe-rich เป็นโลหะ ตรงกันข้ามกับออกไซด์ของเหล็กทั่วไปที่ความดันต่ำ โครงสร้างทางอิเล็กทรอนิกส์ขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของ O และการจัดเรียงชั้น Fe และ O คุณสมบัติทางกลและคุณสมบัติทางความร้อนของโลหะผสมจะต้องมีการศึกษาเพิ่มเติมในอนาคต
สนับสนุนโดย : ufa168