Группа физиков из французского исследовательского института CEA DAM-DIF и Университета Париж-Сакле синтезировали монокристаллическое железо, которое присутствует в ядре Земли. Об этом сообщается в статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters.
Исследователи сжали образцы α-железа (феррита), имеющие кристаллическое строение в виде объемно-центрированной кубической решетки, под давлением 7 гигапаскалей. При этом температура поднялась примерно до 800 кельвинов, что привело к трансформации структуры в кристаллы γ-железа (аустенита) — гранецентрированной кубической модификации. Если у феррита один из атомов железа находится внутри кубического кристалла, то у аустенита шесть атомов железа находятся в центре граней куба. Наконец, при дальнейшем увеличении давления возникла ε-структура (гексаферрум) — плотноупакованная структура с гексагональной геометрией.
Эксперименты показали, что гексаферрум, эластичность которого зависит от направления, ведет себя так же, как это следует ожидать от железа, находящегося в ядре Земли. Вибрации распространяются быстрее вдоль одной оси сферы, но медленнее вдоль другой.
В 1980-х годах было показано, что сейсмические волны распространяются через Землю быстрее, если они путешествуют от полюса к полюсу, чем по оси, проходящей через экватор. Ученые изначально предполагали, что это может быть связано со структурой железа в ядре, однако до недавнего времени получить образцы железа под экстремальным давлением не удавалось. Новая работа подтверждает эту гипотезу.