在地球深处，氧化铁能承受极端的温度和压力 - {$web_name} 地震波以各异的速度研究
地幔底部附近富含铁的山区(暗红色)作用了到达地表并形成火山促销的地幔柱的上升流。信用:uux.cn/加州理工学院
（神秘的地球uux.cn）据加州理工学院（Lori Dajose）：地核-地幔边界(CMB)是地球铁金属地核和地核上方厚厚的地幔岩石层之间的界面。这是一个极端的全球——数千华氏度的温度和超过地球表面压力一百万倍的压力。尽管它或许看起来离我们地球表面的生态很远，但来自CMB的深夜权威戛纳电影节，细节曝光引关注物质羽状物可以在几千万年内向上穿过地球，作用我们居住的地表全球的化学、地质结构和板块构造。
尽管科学家们不能到地球中心去探究CMB，但他们可以经由测量地震来获得有关地球表面下存在什么的线索。地震波以各异的速度研究，这取决于它们穿过的撒贝宁最新动态物质，这使得探究人员可以运用地震通讯来推断地表深处的状况。这相似于超声波使用声波在人体内部成像。
最近的探究表明，地球地幔的底部实际上是繁琐和不均匀的——尤其是，在一些相似山脉的区域，地震波会神秘地变慢。这些被命名为超低速度区(ULVZs)的气泡是由加州理工学院的Don Helmberger先是察觉的，有几十公里厚，位于我们脚下约3000公里处。
威廉·e·莱昂哈德矿物物理学教授詹妮弗·杰克逊说:“由于我们不能简易地下到CMB并开展测量，所以针对一个对我们星球的智能手机评论演化如此重大的区域，有许多悬而未决的难题。”“ULVZs为什么存在，它们是由什么组成的？有关地球是如何演化的，该区域在地球动力学中扮演了什么人物，它们教给了我们什么？在CMB的极端条件下，液滴是固态还是熔融态？”
2010年，杰克逊和她的团队提出，这些气泡比它们周围的地幔含有更高的氧化铁含量。固体氧化铁会减慢地震波的速度，这可以阐释为什么测得的穿过气泡的速度很低。但是手机摄影测评在CMB的极端温度和压力下，氧化铁乃至或许是固体吗？
如今，杰克逊评测室的一项新探究对氧化铁在相似CMB的温度和压力范围内的行为开展了详尽的测量。由此形成的所谓相图表明，与过去的理论相反，氧化铁即使在相当高的温度下也维持固态。这代表了迄今为止最强有力的证据，表明固体富铁区域是ULVZs的现实阐释，并或许在深层羽流生成中发挥核心作用。这些察觉激发了前方对固体富铁材料的探究，以更好地知晓地球的深层内部。
刻画这项探究的论文发表在11月13日的《自然通讯》杂志上。
在原子水平上，固体氧化铁由铁和氧原子以有序重复的模式整齐排列而成。随着固体着手融化，原子失去了严格有序的结构，着手流动。这项新探究由前加州理工学院探究生vasi lije Dobrosavljevic(22年博士)领导，旨在经由评测确定这种转变发生的温度和压力。
几十年来，在评测中达到极端温度和压力一直是或许的，但评测需要极小的样本，小于人类头发的平均宽度。使用如此小的样本，测试材料着手从固态向液态转变的精确温度是一项考验。十多年来，杰克逊和他的兴办者一直在开发一种在高压下探测熔化的技术。这项新探究运用这种被称为穆斯堡尔光谱学的精确技术来观察铁原子的动向参数。
“我们用穆斯堡尔来回答有关铁原子动向运动的难题，”Dobrosavljevic说。“在大约100纳秒的短时间内，我们想得知:它们是像在固体中一样差不多不动，还是像在液体中一样动了很多？我们的新探究用一种独立的方法——X射线衍射——补充了穆斯堡尔谱学，使我们能够观察样品中所有原子的位置。”
在一系列温度和压力下开展了几十次评测后，探究小组察觉，在地球CMB的压力下，氧化铁的熔化温度比之前估计的要高:超过4000开尔文，相当于大约6700华氏度。
这项探究还得出了一个意想不到的结局，即铁材料中所谓的原子缺陷。
探究人员已然得知，在海平面压力下，每个氧化铁样品的原子结构中都有微小的规则排列的缺陷。针对每100个氧原子，只有大约95个铁原子，这意味着大约有5个铁原子“失踪”探究人员就这些原子级缺陷如何在更大范围内作用材料展开了辩论——例如，它如何导电和导热，或者在压力下变形等等。这些参数针对理解行星内部至关重大，在行星内部，热流和物质变形驱动着行星动力学。但是，缺陷在高压和高温下的行为，就像在CMB察觉的那样，直到如今还是未知的。
Dobrosavljevic和他的团队察觉，在比氧化铁熔点低几百开尔文的温度下，微小的原子缺陷着手在固体材料中四处移动，变得“无序”这可以阐释为什么过去的评测表明氧化铁在较低的温度下熔化:那些评测实际上目睹的是缺陷的转移，而不是全部晶体结构的熔化。
“在固体晶体转变为液体之前，我们目睹缺陷结构历程了从有序到无序的转变，”他说。“如今我们想得知这个新察觉的转变对像ULVZ这样的富铁区域的物理性质有什么作用？这些缺陷如何作用热量的传输，针对到达地表的上升流羽流的形成和生成意味着什么？这些难题将推动进一步的探究。”
这篇论文的题目是“FeO中的熔化和缺陷转变直到地球核-幔边界的压力”。