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凝聚态

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X射线表明较低的地幔岩浆可以通过重点稳定

26 Feb 2019
地球削皮
X射线愿景:新技术研究压力的材料与地球下部地幔中存在的压力相当。 (礼貌:Shutterstock / Johan Swanepoel)

研究人员在德国开发了一种研究高压样品的新方法。它们的方法涉及在同步rotron设施下进行X射线发射谱,并支持地球下部地幔中的岩浆的想法是通过重量的积累来稳定的。

Magma在地壳中升起,因为它比相同成分的周围材料较少。然而,地球较低的地幔中的岩浆似乎更稳定,表明它的周围环境具有类似的密度。因此,已经提出了地幔中的任一岩石中的岩石,其诸如铁的重量,或者在极端压力下的特殊压力机制增加了岩浆密度。

为了调查材料在地幔深度的行为,研究人员通过压缩金刚石铁砧上的样品来产生极端压力。 X射线 - 能量足以通过样品并足够短,以便解决原子尺寸细节 - 然后用于确定样品的结构。传统上使用两种这些方法在高压研究中使用,基于X射线的吸收,并且当它们通过样品时,基于X射线的吸收和另一个。

能量和强度

现在, Georg Spiekermann. 波茨坦大学和同事制定了第三X射线方法,可以确定无序物质中的原子键长度和原子的直接邻居的数量 - 所谓的“coordination number”。高压下协调数量的增加将是压缩机制的一个兆。新方法通过促使具有X射线的样本,然后分析发出的辐射。特定排放线的能量和强度 - 被称为Kβ” - 可用于分别确定协调数量和粘合距离。

使用 Petra III. 研究人员在德比的贫民源在德国施用该技术将其压缩无定形锗二氧化锗 - 其结构类似于岩浆,二氧化硅的主要含量的结构。他们发现即使在100 GPA的压力下(在2200公里的披风中发现),锗原子从未有过六个邻居。这类似于在15GPa测量的情况,表明没有特殊的压实机制。

远远达到后果

“将其转移到地球中的硅酸盐岩浆’S较低的地幔,这意味着只能通过富集熨斗等重量来达到密度等于或高于周围晶体的密度的岩浆,”Spiekermann解释道。“较低地幔的组成和结构对全球热量和地球运输的影响深远’s magnetic field.”

詹姆斯德威特是来自布里斯托大学的地球物理主义者,评论,“这是一个有趣的结果,因为它会降低氧化物岩浆之间密度交叉的可能性和周围的固体深层地幔 ”.

没有参与研究的Drewitt也指出了这一点“该结果与高压下二氧化锗和二氧化硅玻璃的最近同步同步X射线衍射测量直接冲突”。这些研究表明,具有超过六个氧原子的局部结构单元发生在超高压。虽然需要更多的调查来解决这一争议,但他的结论是,新方法代表了研究深行星室内内部的重要工具。

凭借其初步研究完整,Spiekermann和同事正在考虑更复杂的材料,例如类似的天然硅酸盐熔体 - 含有改性氧化物化合物。研究这些要求不仅考虑原子的最近邻居,而且还需要替代的原子“第二个协调贝壳”.

“For example, the degree of polymerization of a network is a 第二个协调贝壳 effect,”Spiekermann注意,补充说:“我们将在未来展示Kβ”对玻璃的聚合程度敏感,这超出了其他X射线技术的能力。”

该研究在杂志中描述了 物理评论X..

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